摘 要：采用Atmega128單片機(jī)設(shè)計的嵌入式控制器，模擬量輸入通道用Atmega128片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器，輸出用AD421 D／A轉(zhuǎn)換器，數(shù)字量I／O通道配置高速先耦器件．用lccavr編譯器修改OSTaskStklnit（）函數(shù)及其相關(guān)文件，定義數(shù)據(jù)類型等以實現(xiàn)MicroC／OS-Ⅱ的移植． 關(guān)鍵詞：Atmega128；嵌入式控控制器：CANBus；Micro C／OS—Ⅱ

Design of Embedded Controller Based on Atmega 128

（College of Information＆ Control Engineering，Southwest University of Science＆ Technology，Mianyang 621 002，China） Abstract：Embedded controller is designed with Atmegal 28 single-chip．A／D converter in Atmegal 28 is adoptedin analog input channel and AD421 D／A converter is used in the output channel，and the high-speed photo-coupler isused in digital input and output channe1．OsTaskStklnit（）function and correlative files are modified with Iccavrcompiler．Data type is defined to realize the transplant of Micro C／OS—Ⅱ． Key words：Atmegal 28；Embedded controller；CANbus；Micro C／OS-Ⅱ 1 引言 　　嵌入式控制器是機(jī)電設(shè)備實現(xiàn)自動化的核心部件。故以大型機(jī)電設(shè)備為控制對象，利用高性能Atmega 128微處理器， 設(shè)計了具有現(xiàn)場總線（CANBUS）網(wǎng)絡(luò)通信和一定通用性的多功能嵌入式智能控制器。 2 硬件設(shè)計 　　系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1。 　　本控制器的核心采用64管腳TQFP封裝的Atmega128芯片，具有53個可編程的I／O引腳，片內(nèi)集成有128KB閃存、4KB EEPROM 和4KBSRAM，適合I／O通道和存儲空間的需求。 （1）模擬量輸入通道 　　模擬量輸入通道采用Atmega128片內(nèi)的8通道1O位A／D轉(zhuǎn)換器。其信號輸入部分可以根據(jù)具體的信號情況選擇使用圖2所示的多功能輸入信號調(diào)理電路。在電壓信號輸入時可以由R1和C構(gòu)成低通濾器（R2開路）；R1和R2可以構(gòu)成輸入信號分壓電路（電容c開路）；對于4-20mA電流輸入信號，R2使用250Q的精密電阻即可變換為1～5V的信號（R1短路、C開路）。在電路版上設(shè)計有對應(yīng)多功能信號調(diào)理電路焊位元件的位置，可根據(jù)需要白行選擇使用。8路模擬量輸入部分占用的是ATMEGA128的PF0～PF7。 （2）模擬量輸出通道 　　模擬量輸出通道單元電路設(shè)計方案如圖3。D／A轉(zhuǎn)換器采用AD公司的AD421，它是一種單片低功耗、高精度的電流輸出型DAC芯片，4～20mA 的輸出可以驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行元件。該芯片的數(shù)字接口為標(biāo)準(zhǔn)HART （三線）或其它FSK協(xié)議，DAC為16位分辨率，單調(diào)性輸出。采用回路供電方式，內(nèi)含電源調(diào)整器為本身和外圍器件供電。在工業(yè)控制中，通常輸入量要多于輸出量，所以只設(shè)計Atmega128的PAO～PA7，PE2、PE3、PE6、PG4引腳通過4個光電隔離器（6N137）與4個AD421相連，構(gòu)成4路模擬量輸出。 （3）數(shù)字量輸入／輸出通道 　　數(shù)字量I／O通道各配置8路高速光耦隔離通道。光耦器件選6N137，其開關(guān)延遲tpd僅75ns，而普通光耦器件開關(guān)延遲有3～6μs。I／O通道接口安排在Atmega128的PB0～PB7、PD0～PD7。 （4）CAN總線接口 　　選擇獨立的CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器82C250和高速光電耦合器6N137與微控制器Atmega128進(jìn)行設(shè)計。微處理器Atmega128負(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。 　　CAN總線接口如圖4。SJA1000的AD0～AD7連接到Atmega128的PC 口，CS連接到Atmega128的PG3。PG3為0時CPU片外存儲器地址選中SJA1000，CPU通過地址可對SJA1000執(zhí)行讀／寫操作。SJA1000的RD、WE、ALE與Atmega128的引腳相連，INT 接Atmega128的PE7，Atmega128可通過中斷方式訪問SJA1000。 （5）與PC機(jī)的串行通信 　　考慮到智能控制節(jié)點要接收從RS232串口來的數(shù)據(jù)，因而采用了Atmega128的串行口進(jìn)行中斷接收，所用的引腳是PE0、PE1。通過MAX232進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 （6）脈沖輸入脈沖輸出 　　由于輸入信號的多樣性，增加了PI／PO部分。 3 Micro C／OS—II的移植 　　Micro C／OS—II移植到Atmega128上，需要修改OS_CPU．H，OS_CPU_A．S和OS_CPU_C．C三個與其相關(guān)的文件。其中OS—CPU．H主要完成的是數(shù)據(jù)類型、堆棧單位、堆棧增長方向的定義。相關(guān)的數(shù)據(jù)類型定義： 　　typedef unsigned char BOOLEAN； 　　typedef unsigned char INT8U； ／／無符號8位數(shù) 　　typedef signed char INT8S； ／／帶符號8位數(shù) 　　typedef unsigned int INTI6U； ／／無符號l6位數(shù) 　　typedef signed int INTl6S； ／／帶符號l6位數(shù) 　　typedef unsigned long INT32U； ／／無符號32位數(shù) 　　typedef signed long INT32S； ／／帶符號32位數(shù) 　　typedef float FP32； ／／單精度浮點數(shù) 　　堆棧單位的定義： typedef unsigned char OS_STK；／／堆棧入口寬度為8位 　　狀態(tài)寄存器的定義： 　　typedef unsigned char OS_ CPU_SR；／／定義狀態(tài)寄存器為8位 堆棧增長方向的定義： 　　#define OS_STK_GROW TH 1；／／AVR堆棧由高地址向低地址增長 　　0S_CPU_C．C 文件主要包括任務(wù)堆棧初始化和實現(xiàn)操作系統(tǒng)規(guī)定的幾個Hook函數(shù)。其中移植需要的Hook函數(shù)如下： 　　OSTaskCreateHook（）；OSTaskDelHook（） 　　OSTaskldleHook（）；OSTaskStateHook（） 　　OSTaskSwHook（）；oSTCBInitHook（） 　　OSTimeTickHook（） 移植所需的OS— CPU-A．s中的函數(shù)有： 　　OS_CPU_SR_SAVE（）；OS_CPU_SR_RESTORE（） 　　OSStartHightRdy（）；OSCtxSw0 　　OSIntCtxSw（）；OSTicklSR0 　　應(yīng)用移植后的嵌入式操作系統(tǒng)對控制器進(jìn)行驗證，選取PB0～PB7作為輸入，PD0～PD7作為輸出，實現(xiàn)了二極管的發(fā)光演示。 　　部分源代碼如下： static void LED_Toggle（INT8U led） ｛ #if OS_CRITICAL_M ETHOD = = 3 　　//Allocate storage for CPU status register 　　OS_CPU_SR cpu_sr； #endif 　　OS_ENTER_CRITICAI （）： 　　switck（1ed） 　　｛casc 1：PORTD⌒=0x01；break； 　　case 2：PORTD⌒= 0x02；break； 　　case 3：PORTD⌒= 0x04；break； 　　case 4：PORTD⌒= 0x08；break； 　?。? 　　OS_EXIT_CRITICAl （）； ｝ 4 結(jié)語 　　應(yīng)用Atmega128設(shè)計的嵌入式控制器能完成多功能數(shù)據(jù)采集與控制，CAN總線和RS232通信，移植的嵌入式實時操作系統(tǒng)可增強(qiáng)實時多任務(wù)信息處理的能力。并通過實驗對本設(shè)計進(jìn)行了驗證。 參考文獻(xiàn)： [1]耿德根，宋建國，馬湖，等．AVR 高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用（修訂版）IM1．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002． [2]邵貝貝，等．uC／OS—II 源碼公開的實時嵌入式探作系統(tǒng)[M]． 北京：中國電力出版社，2001． [3]饒運濤，鄒繼軍，鄭勇蕓．現(xiàn)場總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003