基于μC/OS-II实时系统的CAN总线远程通信模块设计

引言

应用实时多任务操作系统(RTOS)作为嵌入式设计的基础和开发平台将成为嵌入式应用设计的主流。μC/OS-II是一种源码公开、可移植性、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统，目前已经得到广泛的应用。

在为电力系统接地选线装置开发的数据采集监测系统的设计中，笔者设计了集散式的数据采集结构，灵活的组态适应了目前国内多数中低压输配电网的数据采集需求。在此硬件平台上，笔者将实时操作系统μC/OS-II移植到TMS320LF2407A型号的DSP上，实现了多任务的并行执行，系统的可靠性和实时性得到大幅提升;设计了CAN总线驱动程序，使得下位采集处理模块与上位的主控制器具备了可靠快速的通信功能和协调功能。

1. 集散式的数据采集系统设计

系统的整体结构如图1所示：

图1 集散式选线系统整体结构

图中反映出目前变电站常见的网络结构。一般的基于集中式数据采集方式在应用上存在一定的缺点，比如针对不同变电站实际情况配置不够灵活等。而基于集散式的数据采集系统却具有系统适应能力强，组态方便，可靠性高等优点。因此，根据变电站网络的这种结构，本装置设计采用集散式数据采集的方式，即在每条支路上均挂接一个独立的智能数据采集及处理模块负责实时采集和数据预处理;主控制器与各智能采集处理模块通过CAN现场总线进行通讯，从而不仅实现主控的功能，还具备灵活的集散扩充性能。

2. CAN总线接口的设计

在各种现场总线网络中，最早为汽车电子设备互连而开发的CAN总线由于其简单灵活的配置以及强大的实时控制和检错纠错能力而在诸多自动化领域中得到了广泛的使用。

美国TI公司DSP产品线中的2000系列是专为工业控制应用设计的数字信号处理器，具有强大的数字信号处理能力，还集成了丰富的外设和I/O，成为现代电机控制、电力系统自动化等应用中很好选择。在这款DSP处理器上，自带了兼容CAN2.0B标准的CAN总线控制器，因此只需外接一片CAN总线收发芯片即可使模块具有完整的CAN总线通信能力，在此使用支持1M bps的PCA82C250收发器芯片，接口设计见图2。

图2 采集模块CAN总线接口

3. μC/OS-II在2407上的移植

绝大部分μC/OS-II的源码是用移植性很强的ANSI C写的，只有和微处理器硬件相关的那部分是用汇编语言写的。而TI公司提供的编译器Code Composer Studio (C2000) V2.20支持C语言和汇编语言开发，笔者在此编译器的基础上完成了μC/OS-II的移植。移植工作主要集中在三个文件的修改工作：修改头文件OS_CPU.H相关的内容，包括：数据类型定义、堆栈增长方向、中断相关的一些宏定义等;OS_CPU_C.C中编写任务堆栈初始化函数及系统HOOK函;OS_CPU_A.ASM中编写四个汇编语言函数：OSStartHighRdy(), OSCtxSw(), OSIntCtxSw()和OsTickISR()。

具体移植过程由于不是本文重点，恕笔者不再详述。

来源：维库开发网