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時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

時(shí)間:2023-05-01 09:13:42 計(jì)算機(jī)論文 我要投稿
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時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要:提出一種采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法改進(jìn)單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)多任務(wù)機(jī)制的軟件設(shè)計(jì)方法,并給出了在MCS-51分級(jí)分布式系統(tǒng)中應(yīng)用該算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的實(shí)例。

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

    關(guān)鍵詞:時(shí)間片 多任務(wù)機(jī)制 單片機(jī)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的單任務(wù)編程思想對(duì)于明顯的順序控制要求編程簡(jiǎn)單、思路清晰、開(kāi)發(fā)周期短;但對(duì)于任務(wù)較多、控制功能復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),卻難以滿(mǎn)足要求。因此,有必要對(duì)傳統(tǒng)的單任務(wù)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行改進(jìn)。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度的一種常用算法。在這種算法中,系統(tǒng)將所有的任務(wù)按順序排成一個(gè)隊(duì)列,每次調(diào)度時(shí)把CPU分配給隊(duì)首的任務(wù),并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片,構(gòu)成微觀上輪流運(yùn)行、宏觀上并執(zhí)行的多任務(wù)效果。作者在基于單片機(jī)的分級(jí)分布式控制系統(tǒng)——程控對(duì)講系統(tǒng)的用戶(hù)控制器程序中引入多任務(wù)機(jī)制,采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法極大地改善了程序結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)32個(gè)獨(dú)立用戶(hù)的有效控制。這種程序設(shè)計(jì)思想也可以到其它以單片機(jī)為核心的分級(jí)分布控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中。

1 系統(tǒng)組成

程控對(duì)講系統(tǒng)是一個(gè)基于MCS-51的多級(jí)分布式系統(tǒng),用戶(hù)控制器是其中的一級(jí),整個(gè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    主控制器以單片機(jī)AT89C52為核心擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器及其它功能器件,完成系統(tǒng)各用戶(hù)對(duì)講關(guān)系的編程和存儲(chǔ),并根據(jù)對(duì)講關(guān)系對(duì)用戶(hù)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。用戶(hù)控制器以單片機(jī)AT89C52為核心擴(kuò)展用戶(hù)機(jī)接口模塊組成,每個(gè)用戶(hù)控制器負(fù)責(zé)對(duì)其下一級(jí)的32個(gè)用戶(hù)機(jī)進(jìn)行管理與控制。

主控制器與用戶(hù)控制器之間的信息交換采用主從方式的串行通信。主控制器對(duì)8個(gè)用戶(hù)控制器輪流查詢(xún),各用戶(hù)控制器只對(duì)與本模塊相關(guān)的命令作出反應(yīng),用戶(hù)控制器通過(guò)雙絞線(xiàn)與用戶(hù)機(jī)相連,以降低系統(tǒng)成本。用戶(hù)機(jī)與用戶(hù)控制器之間傳輸距離較遠(yuǎn),最遠(yuǎn)可達(dá)8km。為保證在復(fù)雜的環(huán)境中正確傳輸數(shù)據(jù),兩者之間的通信采用DTMF編碼。

2 任務(wù)的分配和時(shí)間片的劃分

2.1 用戶(hù)控制器子任務(wù)的確定

用戶(hù)控制器需要實(shí)時(shí)管理32個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)機(jī),一方面實(shí)時(shí)接收用戶(hù)機(jī)的呼叫信號(hào)進(jìn)行處理后傳送給主控制器;另一方面根據(jù)系統(tǒng)工作狀況向用戶(hù)機(jī)發(fā)送被呼叫信息。

用戶(hù)控制器接收來(lái)自用戶(hù)機(jī)的信號(hào)有兩類(lèi)。一類(lèi)是DTMF編碼信號(hào),用于檢測(cè)用戶(hù)機(jī)是否需要呼叫其它用戶(hù)機(jī)。用戶(hù)機(jī)與控制器之間傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)是不等長(zhǎng)的,每位DTMF編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送至少需要104ms,發(fā)送時(shí)間和空閑時(shí)間各占一半。另一類(lèi)是話(huà),DTMF編碼信號(hào)和話(huà)音信號(hào)的復(fù)用可以降低系統(tǒng)的線(xiàn)路成本。

    在每次通信結(jié)束后,為使用戶(hù)控制器能啟動(dòng)下一輪的DTMF編碼數(shù)據(jù)的接收,用戶(hù)機(jī)需要給用戶(hù)控制器發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)——掛機(jī)信號(hào)。用戶(hù)機(jī)的工作電源直接從用戶(hù)線(xiàn)路上提取,在話(huà)音和DTMF編碼傳送時(shí)用戶(hù)線(xiàn)路有一定的工作電流(大于20mA),掛機(jī)信號(hào)使用戶(hù)線(xiàn)路上電流接近于零(小于5mA),用戶(hù)控制器檢測(cè)用戶(hù)線(xiàn)路上電路的這種變化后,進(jìn)入新一輪的DTMF編碼數(shù)據(jù)

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