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(shè)計(jì)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(cè)量、輸出、電源三部分，其中，測(cè)量、輸出部分是互相獨(dú)立且隔離的。電源部分為測(cè)量、輸出、液晶背光部分提供電源，同時(shí)通過(guò)CPU控制電池充電。測(cè)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(cè)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(cè)量和輸出除頻率外能同時(shí)工作。通過(guò)CPU計(jì)算，能將這些基本量轉(zhuǎn)化成熱阻和熱偶的溫度信號(hào)，完成溫度信號(hào)的測(cè)量和輸出。人機(jī)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(shí)用一個(gè)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(shí)間，完成一次電池充電大約需要6小時(shí)，充電后，連續(xù)使用時(shí)間大于16小時(shí)。

1 總體框架：

此次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上分測(cè)量、輸出、電源三部分，其中，測(cè)量、輸出部分是互相獨(dú)立且隔離的。

2 主要工作流程

按下電源開(kāi)關(guān)后，CPU接通輸入輸出部分的電源，對(duì)輸入輸出部分的A/D做初始化，然后轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)，此時(shí)，CPU一方面命令測(cè)量板處于電壓測(cè)量模式，另一方面等待響應(yīng)操作者的按鍵動(dòng)作。

體現(xiàn)在軟件結(jié)構(gòu)上，CPU對(duì)A/D做初始化后，啟動(dòng)RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，創(chuàng)建測(cè)量、輸出、顯示、鍵盤(pán)處理等任務(wù)，并進(jìn)入任務(wù)流轉(zhuǎn)的正常工作狀態(tài)。當(dāng)鍵盤(pán)處理任務(wù)檢測(cè)到按鍵后，向相關(guān)的測(cè)量或輸出任務(wù)發(fā)送消息，測(cè)量或輸出任務(wù)接到消息后，首先通過(guò)控制總線向相應(yīng)板卡發(fā)送控制命令，切換好功能開(kāi)關(guān)或量程開(kāi)關(guān)。接著，如果是測(cè)量命令，則對(duì)選好的量程用內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，然后，切換到測(cè)量狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。如果是輸出命令，首先輸出一個(gè)初值，然后，用反饋回路測(cè)得的值對(duì)輸出進(jìn)行微調(diào)直至到給定輸出精度。在這些任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，其他任務(wù)一直在被輪流執(zhí)行著。

當(dāng)外部充電電源插在多功能校準(zhǔn)儀上時(shí)，CPU檢查到相應(yīng)管腳上的高電平，于是創(chuàng)建充電任務(wù)，該任務(wù)首先啟動(dòng)電池的快充過(guò)程，并同時(shí)檢測(cè)電池電壓（CPU的一個(gè)管腳可以測(cè)量電池電壓模擬量），判斷快充階段結(jié)束的依據(jù)是負(fù)增量和最大時(shí)間。快充結(jié)束后，CPU控制電源板上的充電電路轉(zhuǎn)入慢充狀態(tài)，慢充時(shí)間一般定時(shí)為2小時(shí)。

當(dāng)用戶按下電源按鍵時(shí)，CPU關(guān)閉測(cè)量和輸出部分的電源并轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)省電源消耗。當(dāng)用戶再次按下電源鍵時(shí)，CPU被喚醒并轉(zhuǎn)入本部分開(kāi)始所述的工作狀態(tài)。

特別值得一提的是，整個(gè)系統(tǒng)的軟件部分主要是采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度的，各任務(wù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法與oswait()設(shè)定讓權(quán)等待時(shí)間進(jìn)行切換與調(diào)度。操作系統(tǒng)采用TIMERA進(jìn)行系統(tǒng)中斷，每1000us（用INT_CLOCK設(shè)定）中斷一次，控制各任務(wù)的調(diào)度與切換。每個(gè)任務(wù)即是一個(gè)死循環(huán)，通過(guò)設(shè)定TIMESHARING設(shè)定每個(gè)任務(wù)的最大運(yùn)行時(shí)間。在每個(gè)任務(wù)中可用oswait()函數(shù)設(shè)置強(qiáng)制讓權(quán)時(shí)間，也可直接按系統(tǒng)設(shè)置的最大運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行。

本系統(tǒng)共有以下幾個(gè)任務(wù)：實(shí)時(shí)電量檢測(cè)任務(wù)、充電任務(wù)、畫(huà)面顯示控制任務(wù)、鍵檢測(cè)任務(wù)、測(cè)量任務(wù)、輸出任務(wù)、睡眠任務(wù)（當(dāng)儀表處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入睡眠減小功耗）、關(guān)機(jī)任務(wù)（在關(guān)機(jī)任務(wù)里掃描用戶有無(wú)對(duì)關(guān)機(jī)鍵進(jìn)行操作?？蓪?duì)系統(tǒng)起保護(hù)作用。當(dāng)程序萬(wàn)一意外死機(jī)后用戶可按關(guān)機(jī)鍵重新啟動(dòng)系統(tǒng)，使儀表能重新正常工作）。

本次產(chǎn)品化設(shè)計(jì)精度要求0.05%，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年的艱苦工作，實(shí)測(cè)指標(biāo)優(yōu)于0.025%，溫漂優(yōu)于每10度0.025%，24小時(shí)時(shí)漂優(yōu)于0.01%。目前此產(chǎn)品已成功推向市場(chǎng)，并形成了一個(gè)系列產(chǎn)品，獲得了用戶的好評(píng)。

[1]劉魯新，權(quán)進(jìn)國(guó)，林孝康.ARM9處理器與ARM7處理器比較[D].電子技術(shù)應(yīng)用，2004-11-25.