基于微處理器的多功能校正儀研制

魏英歌

（浙江省杭州市士蘭微電子股份有限公司，浙江 杭州 310012）

本次設計主控芯片采用高性能低功耗微控制器MSP430F149，硬件部分主要分測量、輸出、電源三部分，其中，測量、輸出部分是互相獨立且隔離的。電源部分為測量、輸出、液晶背光部分提供電源，同時通過CPU控制電池充電。測量部分完成毫伏、電壓、電流、電阻（包括三線制），頻率這些基本量的測量。輸出部分完成毫伏、電壓、電流、電阻，頻率這些基本量的輸出。測量和輸出除頻率外能同時工作。通過CPU計算，能將這些基本量轉化成熱阻和熱偶的溫度信號，完成溫度信號的測量和輸出。人機界面部分采用了124*68的液晶模塊，按鍵采用4*4薄膜按鍵。采用6節(jié)1800mAH的NiMH電池供電，充電時用一個外部15伏穩(wěn)壓電源插在電源插孔上，由CPU控制充電電流和時間，完成一次電池充電大約需要6小時，充電后，連續(xù)使用時間大于16小時。

1 總體框架：

此次設計結構上分測量、輸出、電源三部分，其中，測量、輸出部分是互相獨立且隔離的。

2 主要工作流程

按下電源開關后，CPU接通輸入輸出部分的電源，對輸入輸出部分的A/D做初始化，然后轉入正常工作狀態(tài)，此時，CPU一方面命令測量板處于電壓測量模式，另一方面等待響應操作者的按鍵動作。

體現(xiàn)在軟件結構上，CPU對A/D做初始化后，啟動RTX實時操作系統(tǒng)，創(chuàng)建測量、輸出、顯示、鍵盤處理等任務，并進入任務流轉的正常工作狀態(tài)。當鍵盤處理任務檢測到按鍵后，向相關的測量或輸出任務發(fā)送消息，測量或輸出任務接到消息后，首先通過控制總線向相應板卡發(fā)送控制命令，切換好功能開關或量程開關。接著，如果是測量命令，則對選好的量程用內(nèi)置的標準信號進行標定，然后，切換到測量狀態(tài)進行測量。如果是輸出命令，首先輸出一個初值，然后，用反饋回路測得的值對輸出進行微調(diào)直至到給定輸出精度。在這些任務的執(zhí)行過程中，其他任務一直在被輪流執(zhí)行著。

當外部充電電源插在多功能校準儀上時，CPU檢查到相應管腳上的高電平，于是創(chuàng)建充電任務，該任務首先啟動電池的快充過程，并同時檢測電池電壓（CPU的一個管腳可以測量電池電壓模擬量），判斷快充階段結束的依據(jù)是負增量和最大時間。快充結束后，CPU控制電源板上的充電電路轉入慢充狀態(tài)，慢充時間一般定時為2小時。

當用戶按下電源按鍵時，CPU關閉測量和輸出部分的電源并轉入睡眠狀態(tài)以節(jié)省電源消耗。當用戶再次按下電源鍵時，CPU被喚醒并轉入本部分開始所述的工作狀態(tài)。

特別值得一提的是，整個系統(tǒng)的軟件部分主要是采用實時操作系統(tǒng)進行調(diào)度的，各任務采用時間片輪轉法與oswait()設定讓權等待時間進行切換與調(diào)度。操作系統(tǒng)采用TIMERA進行系統(tǒng)中斷，每1000us（用INT_CLOCK設定）中斷一次，控制各任務的調(diào)度與切換。每個任務即是一個死循環(huán)，通過設定TIMESHARING設定每個任務的最大運行時間。在每個任務中可用oswait()函數(shù)設置強制讓權時間，也可直接按系統(tǒng)設置的最大運行時間運行。

本系統(tǒng)共有以下幾個任務：實時電量檢測任務、充電任務、畫面顯示控制任務、鍵檢測任務、測量任務、輸出任務、睡眠任務（當儀表處于關機狀態(tài)時，進入睡眠減小功耗）、關機任務（在關機任務里掃描用戶有無對關機鍵進行操作。可對系統(tǒng)起保護作用。當程序萬一意外死機后用戶可按關機鍵重新啟動系統(tǒng)，使儀表能重新正常工作）。

本次產(chǎn)品化設計精度要求0.05%，經(jīng)過長達兩年的艱苦工作，實測指標優(yōu)于0.025%，溫漂優(yōu)于每10度0.025%，24小時時漂優(yōu)于0.01%。目前此產(chǎn)品已成功推向市場，并形成了一個系列產(chǎn)品，獲得了用戶的好評。

[1]劉魯新，權進國，林孝康.ARM9處理器與ARM7處理器比較[D].電子技術應用，2004-11-25.