穩(wěn)定可靠的電源供給是電子設(shè)備高效工作的先決條件。當(dāng)前有不少電子設(shè)備遠(yuǎn)離控制中心,還可能工作在危險(xiǎn)邊遠(yuǎn)地帶,需要實(shí)時(shí)監(jiān)控用電設(shè)備電源工作狀況。智能化需求提高,用戶往往需要實(shí)時(shí)了解設(shè)備電源供給情況。供電異常可能會(huì)損壞電子設(shè)備,導(dǎo)致很大的經(jīng)濟(jì)損失。如果電源出現(xiàn)異�；蛴泄收险髡讜r(shí),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切斷其對(duì)電子設(shè)備的供電可以有效保護(hù)電子設(shè)備。因此,帶有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的供電設(shè)備的研制很有必要。本項(xiàng)目使用ARM公司Cortex-M4系列的處理器,使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)開(kāi)發(fā)方式設(shè)計(jì)了一種基于FreeRTOS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的信息化智能供電設(shè)備嵌入式軟件系統(tǒng)。本文根據(jù)供電設(shè)備的功能需求和性能指標(biāo),介紹了供電設(shè)備的硬件環(huán)境,將供電設(shè)備分為配電控制端和環(huán)境參數(shù)采集端,并進(jìn)行了供電系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)。在FreeRTOS的基礎(chǔ)上,將配電控制端系統(tǒng)功能劃分為電能參數(shù)采集與處理任務(wù)、電氣異常狀態(tài)診斷任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)和故障狀態(tài)顯示任務(wù),將環(huán)境參數(shù)采集端系統(tǒng)功能劃分為環(huán)境參數(shù)采集任務(wù)、串口屏顯示控制任務(wù)和串口通訊任務(wù)。對(duì)FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,實(shí)現(xiàn)了FreeRTOS的內(nèi)核裁剪的移植,并利用內(nèi)核資源如信號(hào)量、任務(wù)... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

4HC595時(shí)序圖

第四章應(yīng)用任務(wù)程序設(shè)計(jì)35圖4-7可變數(shù)據(jù)長(zhǎng)度模式下SPI讀操作時(shí)序圖（三）通訊模式選擇SPI作為一種全雙工通訊接口，具有四種通訊模式，由圖4-7可知，他們的區(qū)別在于不傳數(shù)據(jù)時(shí)的SCLK電平高低和數(shù)據(jù)鎖存產(chǎn)生在SCLK引腳上的第二個(gè)邊沿或第一個(gè)邊沿。為了方便描述，我們將SCLK為低電平，第一個(gè)邊沿采樣稱為模式1，第二個(gè)邊沿采樣稱為模式2；SCLK為高電平，第一個(gè)邊沿采樣為模式三，第二個(gè)邊沿采樣為模式4。根據(jù)W5500芯片手冊(cè)，W5500只支持模式0和模式3，因此本系統(tǒng)選擇模式0通訊模式。（四）芯片初始化設(shè)置根據(jù)前文所述，系統(tǒng)選用UDP通信協(xié)議，因此在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)之前，需要通過(guò)SPI將配置信息寫(xiě)入W5500內(nèi)部寄存器中。如圖4-8為W5500芯片初始化流程圖。首先初始化IP信息，定義五個(gè)數(shù)組，分別保存W5500的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和MAC地址，并通過(guò)SPI將這些信息分別寫(xiě)入W5500的源IP地址寄存器、子網(wǎng)掩碼寄存器、網(wǎng)關(guān)IP地址寄存器和源MAC地址寄存器。然后初始化socket，向W5500的socket模式寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)0x02，表示選擇UDP模式，定義一個(gè)整形變量，存儲(chǔ)目標(biāo)板端口號(hào)為8888，并通過(guò)SPI將端口號(hào)寫(xiě)入W5500的socket源端口寄存器，向W5500的socket配置寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)0x01，表示打開(kāi)socket通道，W5500支持8個(gè)socket作為通信通道，本系統(tǒng)選擇通道0。最后讀取socket配置寄存器數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)非0表示打開(kāi)成功。

第四章應(yīng)用任務(wù)程序設(shè)計(jì)41環(huán)境參數(shù)及電能參數(shù)監(jiān)測(cè)端STM32使用模擬IIC技術(shù)來(lái)連接SHT15，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集。模擬IIC配置模式如表4-5所示。表4-5模擬IIC模式配置配置項(xiàng)配置信息RCCHCLK為168MHz數(shù)據(jù)線DATA配置引腳：PB7；GPIO速度：50MHz；模式：開(kāi)漏輸出；上拉下拉：下拉時(shí)鐘線SCK配置引腳：PB6；GPIO速度：50MHz；模式：開(kāi)漏輸出；上拉下拉：下拉模塊上電后，數(shù)據(jù)線GPIO設(shè)置成輸出狀態(tài)，在程序開(kāi)始，STM32需要控制GPIO引腳產(chǎn)生起始信號(hào)，表示開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，IIC通訊起始信號(hào)時(shí)序圖如圖4-11所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA線從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著SCK線變?yōu)榈碗娖�，DATA線電平狀態(tài)保持不變，隨后SCK線從低電平向高電平切換，DATA線從低電平向高電平切換。圖4-11模擬IIC啟動(dòng)信號(hào)時(shí)序圖IIC主機(jī)發(fā)送啟動(dòng)命令后，緊接著向SHT15發(fā)送一個(gè)八位命令碼，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，發(fā)送0x03表示讓SHT15開(kāi)始溫度測(cè)量，發(fā)送0x05表示讓SHT15開(kāi)始濕度測(cè)量。MCU發(fā)出測(cè)量命令后，必須等待測(cè)量完成，MCU設(shè)置DATA線為輸入，釋放DATA線，至溫濕度測(cè)量完成，SHT15拉低DATA線電平并進(jìn)入空閑模式，MCU必須等待此數(shù)據(jù)就緒信號(hào)，然后重新啟動(dòng)SCK讀出數(shù)據(jù)。為了得到環(huán)境溫濕度值，還需要將SHT15輸出的數(shù)字量值轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫濕度值。根據(jù)SHT15數(shù)據(jù)手冊(cè)，SHT15通過(guò)模擬IIC輸出數(shù)字量值，其濕度輸出特性具有一定的非線性，為了得到更加準(zhǔn)確的濕度值，需要對(duì)濕度數(shù)字量進(jìn)行非線性補(bǔ)償，來(lái)修正輸出數(shù)值，然后將輸出數(shù)值轉(zhuǎn)換成實(shí)際濕度值。而芯片關(guān)于溫度的計(jì)算具有很好的線性，可以非常方便的轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度值。結(jié)合前文所述的測(cè)量過(guò)程，環(huán)境溫濕度采集流程圖如圖4-12所示。

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