- 基于MSP430的低功耗儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.2.3 RS-485通訊電路

　　通訊模塊是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分梁。控制器通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及有關(guān)信息的上傳和基本參數(shù)、控制命令等的接收，設(shè)計(jì)一個(gè)較成功的通信電路將直接影響到控制器的調(diào)試、功能發(fā)揮及其通用性。

　　圖4 RS-485串行通訊

　　圖4為RS-485通訊接口電路，單片機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過RS485收發(fā)器NAX485，由單片機(jī)的USARTI發(fā)送和接收。通訊方式為半雙工，由單片機(jī)的P3.5口控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，RS-485為+5V單獨(dú)供電，采用高速光耦與其他電源完全隔離，不共地。由于傳輸線較長而且現(xiàn)場可能有電磁干擾，所以在傳輸線上并聯(lián)瞬變電壓抑制器TVSC，串聯(lián)熔斷器，并且傳輸線使用帶屏蔽層的電纜。

　　另外還有時(shí)鐘電路模塊， A/D轉(zhuǎn)換模塊， LCD顯示接口設(shè)計(jì)， 鍵盤接口模塊， 存儲(chǔ)擴(kuò)展模塊就不詳細(xì)介紹。

　　圖5智能終端主程序流程圖

　　3 低功耗系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和一般的程序設(shè)計(jì)不同，既有各種計(jì)算程序、控制策略程序的設(shè)計(jì)，還要結(jié)合具體的硬件電路進(jìn)行各種輸入輸出程序設(shè)計(jì)。本儀表系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將各功能模塊設(shè)計(jì)為獨(dú)立的編程調(diào)試程序塊，這樣有利于今后實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，而且便于調(diào)試和連接，更有利于程序的移植和修改。

　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)使用的是適用于MSP430系列的C語言，這種C語言與標(biāo)準(zhǔn)C語言兼容程度很高。開發(fā)平臺(tái)使用的是IAR公司專為MSP430系列提供的集成調(diào)試環(huán)境Embedded Workbench和C語言調(diào)試器C-SPY。

　　3.1 基于時(shí)間觸發(fā)的混合式調(diào)度介紹

　　調(diào)度器就像是一個(gè)簡單的操作系統(tǒng)，可以周期的或單次的調(diào)用任務(wù)。實(shí)際上，調(diào)度器就是一個(gè)許多不同任務(wù)共享的定時(shí)中斷服務(wù)程序，只要初始化一個(gè)定時(shí)器，就可以調(diào)度多個(gè)任務(wù)。任務(wù)的特征分為4部分：任務(wù)函數(shù)的指針，延遲時(shí)間，任務(wù)執(zhí)行周期和任務(wù)可否執(zhí)行標(biāo)記。調(diào)度器通過定時(shí)器產(chǎn)生一定的時(shí)間間隔，根據(jù)任務(wù)可否執(zhí)行標(biāo)記來判斷并調(diào)度要執(zhí)行的任務(wù)。

　　本通用智能終端中，任務(wù)AD轉(zhuǎn)換、開關(guān)量采集、LCD顯示、輸出控制等是合作式任務(wù)，按照延遲時(shí)間和周期來順序執(zhí)行;鍵盤掃描分解成短任務(wù)處理;485通信為中斷式任務(wù)，執(zhí)行上位機(jī)命令任務(wù)，實(shí)際上大部分命令任務(wù)都是根據(jù)命令要求，改變某些變量或寄存器的內(nèi)容，執(zhí)行速度很快，可以每來一次命令執(zhí)行一次，屬于單次任務(wù)。由系統(tǒng)任務(wù)和調(diào)度器設(shè)計(jì)原則，給出調(diào)度器任務(wù)的屬性列表如表2所示。

　　表2 任務(wù)屬性表

　　3.2 主程序設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用時(shí)間觸發(fā)的混合式調(diào)度器系統(tǒng)，調(diào)度器根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行周期和延遲時(shí)間來順序調(diào)度并執(zhí)行任務(wù)，保證一次只處理一個(gè)事件，降低了CPU的負(fù)荷，減少了存儲(chǔ)器的使用量，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)展性，并使得系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)初始化子程序和任務(wù)函數(shù)調(diào)度子程序。系統(tǒng)主程序流程如圖5所示

　　4 總結(jié)

　　通過對(duì)影響系統(tǒng)功耗的各種因素的分析，確定了要從硬件選擇和軟件設(shè)計(jì)兩方面同時(shí)考慮、軟硬結(jié)合來最大限度的降低功耗。本文研究的多用途低功耗儀表系統(tǒng)， 可作為我國的水表、燃?xì)獗?、熱量表、電能表以及各種檢測(cè)儀、監(jiān)控器等急需電子智能化的實(shí)現(xiàn)方案。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)： 本文以降低功耗作為主要目標(biāo)，所研究的多用途低功耗儀表系統(tǒng)，是便攜式、低功耗設(shè)備的一個(gè)比較具體的通用型實(shí)現(xiàn)方案。只

　　要根據(jù)實(shí)際需要加上相應(yīng)的傳感器和修改一下具體軟件，該系統(tǒng)能夠方便的應(yīng)用于需要電池供電的多種檢測(cè)設(shè)備。