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嵌入式系统串口通讯在温控系统中的应用研究 杨常伟 西北工业大学航空科学与工程学院（710072 ） E-mail ：shmilywcy@ 摘 要：本文对嵌入式系统与 PC 机进行串行通讯的方法进行了研究探讨。叙述了嵌入式计 算机系统在温度监控系统中的应用和实现的基本结构。同时也对软件设计中的关键部分进行 了阐述并给出了相应的程序结构。 关键词：嵌入式系统，串行通讯，温度监控 1. 引言 先进的嵌入式计算机以其优良的品质、高可靠性及模块化,广泛地应用于工业控制、航 空航天、医疗、智能仪表、通讯、数控、自动化生产设备、数据采集等领域。随着国内外各 种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式系统应用技术和人们的生活结合越来越紧密。在 实际应用中，有时需要借助微机的强大的数据处理能力和丰富的软件资源,使得组成的系统 功能更为强大。为了提升应用系统的整体性能，必须实现 PC 机和嵌入式计算机之间的通讯。 由于串行通讯相对于并行通讯有连接线数量少、抗干扰性能好等优点，一般在实现 PC 机和 嵌入式计算机之间的通讯中都使用串行通讯方式。 2. 温度控制系统功能简介 在温度监控系统中，嵌入式计算机的模拟量采集模块和数字量采集模块采集温度湿度、 以及执行机构的开关量状态，经自身的微控器进行简单的处理后，经串行通讯的方式，将这 些数据上传至微机，PC 机先将模拟量资料存入数据库中，再通过控制算法来计算输出控制 量，通过串行通讯下传到嵌入式计算机中，然后再由其控制量输出至相应的执行机构进行控 制。 该系统设计的优点：通过微机上的图形控制接口，生动实时地向用户显示控制对象的情 况；友好的用户接口使得用户可以在微机上直接手动输出来控制被控对象；同时又发挥了嵌 入式计算机系统的稳定性、可靠性和高度灵活性等特点。 3. 嵌入式系统特点 嵌入式系统通常包括构成软件基本运行环境的硬件和操作系统软件两部分。嵌入式系统 的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点： （1）嵌入式处理器 嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式 DSP。嵌入式 微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的 CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专 - 1 - 门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体 积小和功耗低的要求。嵌入式微控制器又称为单片机，它将 CPU、存储器（少量的 RAM、ROM 或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。嵌入式 DSP 专门用来对离散时间信号进 行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度，在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理的分 析等领域，DSP 正在大量进入嵌入式市场。 （2）微内核结构 多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。内核层只提供建立和管理进程、 提供文件系统、管理设备等功能，以系统调用方式提供给用户。嵌入式操作系统采用了微内 核结构，只提供任务调度、任务之间的通信与同步、内存管理、时钟管理等功能。 （3）任务调度 嵌入式操作系统支持多任务，它的运行实现实际是靠 CPU在多个任务之间切换、调度。 每个任务都有其优先级，不同任务优先级可能相同也可能不同。任务的调度有三种方式：可 抢占式调度、不可抢占式调度和时间片轮转调度，多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务 采用基于优先级的抢占式调度法，对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。 （4）硬实时和软实时 软实时系统不要求限定某一任务必须在一定时间内完成，只要求各任务运行得越快越 好；硬实时系统对系统响应时间有严格要求，系统响应时间不满足就会引起系统崩溃或致命 的错误。 （5）内存管理 嵌入式系统采用实存储器管理策略，对内存直接访问，对地址访问是直接送到地址线上 输出，所有程序访问的地址都是实际物理地址；嵌入式操