計算機測試系統(tǒng)02

第二章監(jiān)控程序的設(shè)計監(jiān)控程序的功能和組成監(jiān)控主程序和初始化管理鍵盤管理程序的設(shè)計顯示、中斷與時鐘管理硬件故障的自檢2.1監(jiān)控程序的功能和組成監(jiān)控程序的主要作用是及時響應(yīng)來自系統(tǒng)或儀器內(nèi)部的各種服務(wù)請求，有效的管理測控系統(tǒng)自身軟、硬件及人-機聯(lián)系設(shè)備，與系統(tǒng)中其它設(shè)備交換信息，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時作出相應(yīng)的處理。測控系統(tǒng)硬件軟件監(jiān)控程序應(yīng)用軟件監(jiān)控程序管理整個系統(tǒng)的工作，直接影響系統(tǒng)的操作和運行，是軟件的核心。監(jiān)控程序的具體功能初始化管理鍵盤和顯示管理中斷管理時鐘管理故障自診斷監(jiān)控主程序初始化管理鍵盤管理顯示管理中斷管理時鐘管理自診斷器件初始化堆棧初始化參數(shù)初始化七段顯示器管理指示燈管理圖2－1（a）監(jiān)控程序基本組成2.2監(jiān)控主程序和初始化管理監(jiān)控主程序進行識別命令，解釋命令并獲得完成該命令的相應(yīng)模塊的入口，引導(dǎo)測控程序進入正常運行，并協(xié)調(diào)各部分軟硬件進行工作。初始化管理初始化管理主要包括可編程器件初始化、堆棧初始化和參數(shù)初始化三部分。2.3鍵盤管理程序的設(shè)計鍵盤管理程序的作用是根據(jù)獲取的按鍵編碼，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序。本地：按鍵遠地：總線命令命令輸入按鍵分類功能鍵數(shù)字鍵單義鍵：一個鍵對應(yīng)一個功能多義鍵：功能由按鍵序列決定合法命令非法命令2.3.1按鍵開關(guān)的軟件聯(lián)接方式按鍵開關(guān)在機械上存在閉合/斷開兩種狀態(tài)，在系統(tǒng)和儀器中經(jīng)常需要把一個和幾個鍵的這兩種狀態(tài)進行組合使用，即所謂的“互鎖”和“自鎖”功能。“互鎖”和“自鎖”“互鎖”和“自鎖”功能主要由軟件實現(xiàn)。軟件互鎖：同類按鍵中的一個按下時，利用軟件使具有正在工作的另一鍵功能退出。軟件自鎖：某個按鍵奇數(shù)次時，執(zhí)行該鍵功能，按偶數(shù)次時退出該功能。圖2－2數(shù)字電壓表量程鍵J0J1J2J3Ui到后續(xù)電路圖2－3量程鍵軟件互鎖流程圖

鍵中斷處理

返回

K1?

K2?

K3?

量程鍵？

鍵釋放？

200V量程碼狀態(tài)

20V量程碼狀態(tài)

2V量程碼狀態(tài)

0.2V量程碼狀態(tài)

按量程碼及狀態(tài)切換開關(guān)，點亮燈

其他

處理

返回

延時20ms

Y

N

Y

Y

Y

N

N

N

Y

N

K0?

YN200V量程碼狀態(tài)圖2－4平均值鍵軟件自鎖流程圖鍵盤的主要操作步驟識鍵評鍵鍵義分析單純查詢法定時查詢法中斷法鍵值獲取方法鍵義分析直接分析法狀態(tài)變量法2.3.2直接分析法直接分析法指只需要根據(jù)當前按鍵的編碼，把程序直接轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理子程序的入口，而無需知道此前按鍵的情況。直接分析法適用于功能和按鍵較少的情況。如單義鍵。其關(guān)鍵是轉(zhuǎn)移表。例：設(shè)功能鍵編碼為10H～19H低8位高8位低8位高8位一維轉(zhuǎn)移表TAB1子程序1子程序2…中斷程序ANLA，#0FHMOVB，#02HMULABMOVR2，AMOVDPTR，#TAB1MOVCA，@A+DPTRMOVR0,AINCDPTRMOVA,R2MOVCA，@A+DPTRMOVR1,A主程序MOVA,R0MOVDPL,AMOVA,R1MOVDPH,AMOVA,#00HJMP@A+DPTR功能較多的系統(tǒng)應(yīng)用一鍵多義。此時一個命令不是由一次按鍵，而是由一個按鍵序列組成。用直接分析法來設(shè)計一鍵多義的系統(tǒng)需要多張轉(zhuǎn)移表。例：電壓頻率計共８個按鍵:<GATE>、<SET>、<RESET>、<OFS>、<A>、<B>、<C>、<D>初始化后按<A>測頻率、按<B>測周期、按<C>測時間間隔、按<D>測電壓。此時<A>、~<D>為主功能鍵。按<GATE>后按<A>~<D>，規(guī)定閘門時間或量程。按<SET>后按<A>~<D>，則送入一偏移量。<OFS>為單義鍵，有效時測量結(jié)果加上偏移量。<GATE>合法操作:<A>…<D>+<SET>+<A>…<D>或：<GATE><SET>+<A>…<D>+<A>…<D>非正規(guī)操作：<SET><SET>圖2-6一鍵多義監(jiān)控主程序流程框圖2.3.3狀態(tài)變量法系統(tǒng)的狀態(tài)是表示系統(tǒng)的最小一組變量。通過t=t0的狀態(tài)變量和t≥t0時的輸入激勵，利用系統(tǒng)模型，就可以求得t≥t0的任何時刻系統(tǒng)的行為與狀態(tài)。t≥t0時刻系統(tǒng)狀態(tài)與①t=t0的狀態(tài)、②t≥t0時的輸入激勵、③系統(tǒng)模型，三個因素有關(guān)。對于按鍵，這三個因素為①按鍵前的狀態(tài)、②按鍵的鍵值、③程序結(jié)構(gòu)。每個狀態(tài)中，各按鍵有確定的含義，同一狀態(tài)不同按鍵有不同含義，不同狀態(tài)同一按鍵有不同含義。狀態(tài)變量法設(shè)計按鍵管理程序的實質(zhì)是將儀器工作的過程劃分為若干“狀態(tài)”，在任一狀態(tài)下，每個按鍵有確定的含義，即執(zhí)行某個子程序且變遷到下一個狀態(tài)。狀態(tài)變量法適合設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)，如多義鍵。狀態(tài)圖常用狀態(tài)圖表示系統(tǒng)狀態(tài)的變化。狀態(tài)圖中以圓圈代表不同的狀態(tài)，以箭頭代表狀態(tài)之間的變化，并在箭頭上標注發(fā)生狀態(tài)改變的條件和執(zhí)行的操作。在設(shè)計狀態(tài)圖時，為簡化狀態(tài)圖，方便設(shè)計，可以加入“偽狀態(tài)”。系統(tǒng)不會處于偽狀態(tài)，當按某按鍵使系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到偽狀態(tài)時，將以該按鍵為條件繼續(xù)從偽狀態(tài)轉(zhuǎn)變到下一個狀態(tài)。狀態(tài)表儀器及系統(tǒng)的監(jiān)控主程序在任何一個狀態(tài)均可對每個按鍵作出響應(yīng)，即狀態(tài)與每一個按鍵的組合均可對應(yīng)執(zhí)行一個子程序并變遷到下一個狀態(tài)（稱為次態(tài)）。這可以用一個矩陣表示，稱為狀態(tài)矩陣或狀態(tài)表。對于一個具體系統(tǒng)，并非所有狀態(tài)和按鍵的組合都有意義。NEXST**表示次態(tài)SUB**表示要執(zhí)行的操作狀態(tài)表規(guī)定了儀器當前狀態(tài)與其對應(yīng)的下一狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系，指出了完成這種轉(zhuǎn)變的前提條件（按鍵），并注明在狀態(tài)轉(zhuǎn)變時所對應(yīng)采取的行動（執(zhí)行子程序）。狀態(tài)變量法設(shè)計鍵盤管理程序可歸結(jié)為根據(jù)現(xiàn)態(tài)和當前按鍵這兩個關(guān)鍵字來查閱狀態(tài)表，給程序設(shè)計提供了很大方便。例：函數(shù)發(fā)生器鍵盤管理程序的設(shè)計儀器功能：<FUNC>:設(shè)置函數(shù)波形。后接<0>正弦波<1>方波<2>三角波<3>正向鋸齒波<4>反向鋸齒波<FREQ>：設(shè)置輸出信號頻率。<AMPL>：設(shè)置輸出信號幅值。<OFST>：設(shè)置輸出信號直流偏置。<MODE>：選擇工作方式。后接<0>連續(xù)波輸出<1>觸發(fā)輸出<2>門控輸出<+/->：偶次為正，奇次為負。<E>：表示乘10的冪次方。如<AMPL><6><2><5><E><2><+/->，表示設(shè)置幅值為6.25V。如<AMPL><FREQ><E><MODE><FUNC><0>表示設(shè)置正弦波輸出。2.狀態(tài)圖的設(shè)計狀態(tài)變量法首先要編制一組鍵語狀態(tài)圖，用圖形來表示與按鍵相對應(yīng)的完整的狀態(tài)變遷過程。圖2－9AMPL鍵語狀態(tài)圖

輸入<AMPL><7><1><5><6><8>，表示設(shè)置幅值為568。鍵名FNKYCNUMBR鍵名FNKYCNUMBR010FREQ30111AMPL20212FUNC40313OFST50414MODE60515＋/－70616E80717ON90818OFFA0919表2-1按鍵編碼表鍵名FNKYTNEXSTACTN0PST0AMPL210FREQ330FUNC460OFST550MODE670ON981OFFA82※080PST1＋/－713DIG114E820※000PST2DIG125＋/－726※000PST5DIG15A＋/－75B※000PST6DIG169※000PST7DIG17C※000PST8※000鍵語狀態(tài)表

PST3DIG137E840※000PST4DIG148＋/－746※000鍵碼次態(tài)子程序狀態(tài)變量法設(shè)計鍵盤管理程序的步驟1.根據(jù)儀器功能設(shè)計按鍵數(shù)和狀態(tài)數(shù)，列出按鍵編碼表。2.根據(jù)儀器功能畫出與按鍵對應(yīng)的狀態(tài)圖。3.列出在完成狀態(tài)轉(zhuǎn)變時所應(yīng)執(zhí)行的子程序功能表。4.根據(jù)狀態(tài)圖和子程序表，設(shè)計狀態(tài)表。5.根據(jù)當前狀態(tài)和所按按鍵這兩個關(guān)鍵字查找狀態(tài)表，執(zhí)行相應(yīng)子程序，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。查找狀態(tài)表利用識別鍵后的鍵號，獲得對應(yīng)的FNKYC和NUMBR。根據(jù)現(xiàn)態(tài)查表2-4，獲得現(xiàn)態(tài)首地址。從現(xiàn)態(tài)首地址開始查圖2-12，尋找FNKYC，并進一步找出NEXST和ACTN0。狀態(tài)變量法的優(yōu)點應(yīng)用狀態(tài)表，統(tǒng)一處理任何一組按鍵-狀態(tài)的組合，使復(fù)雜的按鍵序列的編譯過程變得簡潔、直觀、便于優(yōu)化，設(shè)計程序易懂。翻譯、解釋按鍵序列與執(zhí)行子程序完全分離，因此按鍵監(jiān)控程序的設(shè)計不受其他程序的影響，可以單獨進行，避免兩者交叉糾纏。若儀器功能發(fā)生變化，監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)不變，只需要改變狀態(tài)表。系統(tǒng)越復(fù)雜、按鍵復(fù)用越多，效率越高。2.4顯示、中斷與時鐘管理顯示是實現(xiàn)人-機聯(lián)系的主要途徑，計算機測控系統(tǒng)的顯示方式主要有：模擬顯示、數(shù)字顯示和模擬、數(shù)字混合顯示。顯示管理軟件基本任務(wù)包括：1.顯示更新數(shù)據(jù)；2.多參數(shù)的巡回顯示和定點顯示管理；3.指示燈管理等。中斷管理為了能及時處理各種可能事件，提高實時處理能力，微機化的測控系統(tǒng)一般都有中斷系統(tǒng)。中斷管理包括開/關(guān)中斷，中斷優(yōu)先級設(shè)置，中斷嵌套等。時鐘管理時鐘主要用做定時器，可用軟硬件實現(xiàn)。常用于：1.輸入通道的數(shù)據(jù)采集周期定時；2.輸出通道的數(shù)據(jù)采集周期定時；3.參數(shù)修改，按鍵數(shù)字增減速度的定時；4.多參數(shù)巡回顯示時的