摘要:
提出一种采用时间片轮转算法改进
单片机系统程序
设计,实现多任务机制的软件
设计方法,并给出了在MCS-51分级分布式系统中
应用该算法进行程序
设的实例。
传统的单任务
编程思想对于明显的顺序控制要求
编程简单、思路清晰、
开发周期短;但对于任务较多、控制功能复杂的问题时,却难以满足要求。因此,有必要对传统的单任务
设计思想进行改进。时间片轮转算法是实现多任务调度的一种常用算法。在这种算法中,系统将所有的任务按顺序排成一个队列,每次调度时把CPU分配给队首的任务,并令其执行一个时间片,构成微观上轮流运行、宏观上并执行的多任务效果。作者在基于
单片机的分级分布式控制系统——程控对讲系统的用户控制器程序中引入多任务机制,采用时间片轮转算法极大地改善了程序结构,实现了对32个独立用户的有效控制。这种程序
设计思想也可以到其它以
单片机为核心的分级分布控制系统软件
设计中。
1 系统组成
程控对讲系统是一个基于MCS-51的多级分布式系统,用户控制器是其中的一级,整个系统总体结构如图1所示。
主控制器以
单片机AT89C52为核心扩展非易失性存储器及其它功能器件,完成系统各用户对讲关系的
编程和存储,并根据对讲关系对用户模块进行实时控制。用户控制器以
单片机AT89C52为核心扩展用户机接口模块组成,每个用户控制器负责对其下一级的32个用户机进行管理与控制。
主控制器与用户控制器之间的信息交换采用主从方式的串行通信。主控制器对8个用户控制器轮流查询,各用户控制器只对与本模块相关的命令作出反应,用户控制器通过双绞线与用户机相连,以降低系统成本。用户机与用户控制器之间传输距离较远,最远可达8km。为保证在复杂的环境中正确传输数据,两者之间的通信采用DTMF编码。
2 任务的分配和时间片的划分
2.1 用户控制器子任务的确定
用户控制器需要实时管理32个独立的用户机,一方面实时接收用户机的呼叫信号进行处理后传送给主控制器;另一方面根据系统工作状况向用户机发送被呼叫信息。
用户控制器接收来自用户机的信号有两类。一类是DTMF编码信号,用于检测用户机是否需要呼叫其它用户机。用户机与控制器之间传送数据的位数是不等长的,每位DTMF编码数据的发送至少需要104ms,发送时间和空闲时间各占一半。另一类是话,DTMF编码信号和话音信号的复用可以降低系统的线路成本。
在每次通信结束后,为使用户控制器能启动下一轮的DTMF编码数据的接收,用户机需要给用户控制器发送一个起始信号——挂机信号。用户机的工作电源直接从用户线路上提取,在话音和DTMF编码传送时用户线路有一定的工作电流(大于20mA),挂机信号使用户线路上电流接近于零(小于5mA),用户控制器检测用户线路上电路的这种变化后,进入新一轮的DTMF编码数据通信。挂机信号的持续时间为78ms。
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