為了提高數(shù)據采集系統(tǒng)的實時性與可靠性，采用μC／OS-II實時操作系統(tǒng)平臺，并在此平臺上開發(fā)了USB設備驅動程序、模擬量幅值與相位計算等程序。

μC／OS-II是一種可移植、可裁減、占先式的實時多任務操作系統(tǒng)。其絕大部分代碼是用ANSI C編寫的，只有小部分與硬件相關的代碼是用匯編語言編寫的，易于移植。μC／OS-II功能強大，支持56個用戶仟務，支持信號量、消息郵箱、消息隊列等多種常用的進程間通信機制，可剝奪實時內核使得任務級系統(tǒng)響應時間得到最優(yōu)，而響應時間是可知的，很適合于對實時性要求比較高的系統(tǒng)。現(xiàn)已成功應用到很多領域，其穩(wěn)定性與可靠性已經得到檢驗。2000年7月，μC／OS-II通過非常嚴格的測試，取得了美國航空管理局（FAA）的認證，說明它可用于與人性命攸關的安全重要系統(tǒng)。

TMS320LF2407滿足μC／OS-II移植的條件，TI公司提供的編譯器Code Composer也支持C語言和匯編語言開發(fā)，本文在此平臺七進行操作系統(tǒng)移植和軟件開發(fā)。μC／OS-II操作系統(tǒng)的組成義件分為3類：與處理器無關的代碼文件；與處理器有關的代碼文件，以及μC／OS-II與應用相關的設置文件。當然，移植工作完成后編寫應用程序，還應包括應用文件。移植所需要做的工作僅僅是修改部分與處理器有關的文件。這類文件包括：OS_CPU.H、0S_CPU_A．ASM、OS_CPU_C．C三個文件。

在本應用中，筆者建立了7個應用任務，優(yōu)先級分別為4、5、6、7、8、9、1O；同時為每個任務分配了一個消息郵箱，使用基于消息郵箱事件的通信機制進行任務間通信與任務切換。整個軟件的基本結構如圖2所示。

任務AD_Task（）：DSP（N0．1）采樣電壓、電流信號。分配郵箱：pAd_Mbox。

任務DFT_Task（）：DSP（No．1）進行相量遞歸DFT計算。分配郵箱：pDFT_Mbox。

任務SPI_Task（）：DSP（No．1）通過SPI總線向DSP（No．2）發(fā)送相量數(shù)據和有功、無功信息。分配郵箱：pSPI_Mbox。

任務USB_Task（）：DSP（No．2）通過USB總線向上位機傳送相量數(shù)據和有功、無功信息。分配郵箱：pUSB_Mbox。

任務CAN_Task（）：DSP（No．2）通過CAN總線在工業(yè)以太網傳送相量數(shù)據和有功、無功信息。分配郵箱：pCAN_Mbox。

任務GPS_Task（）：DSP（No．2）配合GPS的秒脈沖實現(xiàn)高精度授時功能并啟動A／D轉換。分配郵箱：pGPS_Mbox。

任務LCD_Task（）：DSP（No．2）通過液晶模塊實時顯示信息。分配郵箱：pLCD_Mbox。

由上節(jié)對堆棧的分析可知，任務棧最少需要25個地址。筆者為每個任務分配了100個地址（200字節(jié)）的任務棧空間。使用函數(shù)OSTaskCreate（）創(chuàng)建各任務。該函數(shù)的第三個參數(shù)為棧頂?shù)刂罚疄镺STaskStkInit（）所調用。要注意，2407A的堆棧是遞增的，故應傳遞任務棧的最低地址；而又由于任務程序是采用C語言編寫的，編譯器對ARl的偏移范圍可能會超過任務棧棧頂。雖然在這種情況下ARl是可恢復的，但仍可能會影響最低地址之前的地址內容。所以筆者建議對其進行適當后移。

幅值與相角計算程序得到采樣數(shù)據后，利用離散傅里葉算法（DFT），可分別計算出每路電壓、電流信號的幅值與相位，生成相量形式的電壓與電流數(shù)據。

結語

本文設計的PMU，硬件上采用了嵌入式微處理器DSP的雙CPU結構，軟件上采用μC／OS-II操作系統(tǒng)。通過μC／OS-II管理各個功能模塊之間的任務調度、中斷處理、信息的交互等操作，使整個系統(tǒng)具有高實時性、高可靠性、可熱插拔等特點；同時也提高了軟件開發(fā)的效率，縮短了開發(fā)周期。同步相量測量單元的研制是一個復雜的課題，其實現(xiàn)還存在很多難點。本設計只涉及其中一部分，許多通信環(huán)節(jié)及同步相量的高級應用問題還需在令后的工作中進一步完善和提高。

責任編輯：lq6