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2.什么是源码PSOS
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4.物联网+车联网实验箱 物联网实验室建设设备
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什么是PSOS
pSOS系统结构
pSOS是一个由标准软组件组成的,可剪裁的实时操作系统。其系统结构如图2.1所示
,源码它分为内核层、系统服务层、源码用户层。源码
1. 内核层
pSOS内核负责任务的源码管理与调度、任务间通信、源码qq选号交易源码内存管理、源码实时时钟管理、源码中断服
务;可以动态生成或删除任务、源码内存区、源码消息队列、源码信号灯等系统对象;实现了基于优
先级的源码、选择可抢占的源码任务调度算法,并提供了可选的源码时间片轮转调度。pSOS Kernel还
提供了任务建间通信机制及同步、源码互斥手段,如消息、信号灯、事件、异步信号等。
pSOS操作系统在Kernel层中将与具体硬件有关的操作放在一个模块中,对系统服务层
以上屏蔽了具体的硬件特性,从而使得pSOS很方便地从支持Intel x系列转到支持MC
XXX系列,并且在系统服务层上对不同应用系统不同用户提供标准的软组件如PNA+、
PHILE+等。
2. 系统服务层
pSOS系统服务层包括PNA+、PRPC+、PHILE+等组件。PNA+实现了完整的基于流的TCP
/IP协议集,并具有良好的实时性能,网络组件内中断屏蔽时间不大于内核模块中断屏蔽时
间。PRPC+提供了远程调用库,支持用户建立一个分布式应用系统。PHILE+提供了文件系
统管理和对块存储设备的管理。PREPC+提供了标准的C、C++库,支持用户使用C、C++语言
编写应用程序。
由于pSOS内核屏蔽了具体的硬件特性,因此,pSOS系统服务层的软组件是标准的、与
硬件无关的。这意味着pSOS各种版本,无论是对X系列还是MCXXX系列,其系统服务
层各组件是标准的、同一的,这减少了软件维护工作,增强了软件可移植性。
每个软组件都包含一系列的系统调用。对用户而言,这些系统调用就象一个个可重入
的C函数,然而它们却是用户进入pSOS内核的唯一手段。
3. 用户层
用户指的是用户编写的应用程序,它们是以任务的形式出现的。任务通过发系统调
用而进入pSOS内核,并为pSOS内核所管理和调度。
pSOS为用户还提供了一个集成式的开发环境(IDE)。pSOS_IDE可驻留于UNIX或DOS
环境下,jeecms v9源码它包括C和C++优化编译器、CPU和pSOS模拟仿真和DEBUG功能。
pSOS内核机制
§3.1 几个基本概念
3.1.1 任务
在实时操作系统中,任务是参与资源竞争(如CPU、Memory、I/O devices等)
的基本单位。pSOS为每个任务构造了一个虚拟的、隔离的环境,从而在概念上,一个任务
与另一个任务之间可以相互并行、独立地执行。任务与任务之间的切换、任务之间的通
信都是通过发系统调用(在有些情况下是通过ISR)进入pSOS Kernel,由pSOS Kernel完
成的。
pSOS系统中任务包括系统任务和用户任务两类。关于用户任务的划分并没有一个固
定的法则,但很明显,划分太多将导致任务间的切换过于频繁,系统开销太大,划分太少又
会导致实时性和并行性下降,从而影响系统的效率。一般说来,功能模块A与功能模块B是
分开为两个任务还是合为一个任务可以从是否具有时间相关性、优先性、逻辑特性和功
能耦合等几个方面考虑。
3.1.2 优先级
每个任务都有一个优先级。pSOS系统支持0~级优先级,0级最低,级最高。0级
专为IDLE任务所有,~级为系统所用。在运行时,任务(包括系统任务)的优先级
可以通过t_setpri系统调用改变。
3.1.3 任务状态
pSOS下任务具有三种可能状态并处于这三个状态之一。只有通过任务本身或其他任
务、ISR对pSOS内核所作的系统调用才能改变任务状态。从宏观角度看,一个多任务应用
通过一系列到pSOS的系统调用迫使pSOS内核改变受影响任务而从运行一个任务到运行另
一任务向前发展的。
对于pSOS kernel,任务在创建前或被删除后是不存在的。被创建的任务在能够运行
前必须被启动。一旦启动后,一个任务通常处于下面三个状态之一:
①Executing (Ready)就绪
②Running运行
③Blocked阻塞
就绪任务是未被阻塞可运行的,只等待高优先级任务释放CPU的任务。由于一个任务
只能由正运行的任务通过调用来被启动,而且任何时刻只能有一个正在运行的任务,所
以新任务总是从就绪态开始。
运行态任务是正在使用CPU的就绪任务, 系统只能有一个running任务。一般runni
ng任务是所有就绪任务中优先级最高的,但也有例外。
任务是由自身特定活动而变为阻塞的,通常是系统调用引起调用任务进入等待状态
的。所以任务不可能从ready态到blocked态,cwm recovery最新源码因为只有运行任务才能执行系统调用。
3.1.4 任务控制块
任务控制块TCB是pSOS内核建立并维护的一个系统数据结构,它包含了pSOS Kernel调
度与管理任务所需的一切信息,如任务名、优先级、剩余时间片数、当前寄存器状态等。
在有的RTOS中,任务的状态与任务TCB所处的队列是等同的。pSOS操作系统将二者分
为两个概念,例如任务处于阻塞状态,但它的TCB却处于消息等待队列、信号灯等待队列、
内存等待队列、超时队列之一。
pSOS启动时,将根据Configuration Table中的参数kc_ntask建立一个包含kc_ntask
个TCB块的TCB池,它表示最大并行任务数。在创建一个任务时,分配一个TCB给该任务,在
撤销一个任务时,该TCB将被收回。
3.1.5 对象、对象名及ID号
pSOS Kernel是一个面向对象的操作系统内核,pSOS系统中对象包括任务、memory
regions、memory partitions、消息队列和信号灯。
对象名由用户定义(4位ASCII字符),并且在该对象创建时作为系统调用obj_CREAT
E
的一个人口参数传给pSOS Kernel。pSOS Kernel反过来赋予该对象一个唯一的位ID号
。除obj_CREATE和obj_IDENT外,所有涉及对象的系统调用都要用到对象ID号。
创建对象的任务通过obj_CREATE就已经知道了该对象的ID号,其余任务可通过obj_
IDENT或通过全局变量(如果已经为该任务的ID号建立了一个全局变量的话)获取该对象
的ID号。对象ID号隐含了该对象控制块(如TCB、QCB)的位置信息,这一位置信息被pSO
S
Kernel用于对该对象的管理和操作,如挂起/解挂一个任务、删除一个消息队列等。
3.1.6 任务模式字Mode word.
每个任务带有一个mode word,用来改变调度决策或执行环境。主要有以下四个参
数
Preemption Enabled/Disabled.
Roundrobin Enabled/Disabled
Interupts Enabled/Disabled.
ASR Enabled/Disabled: 每个任务有一个通过as-catoh建立起来的异步信号服务例
程ASR。异步信号类似于软件中断。当ASR位为1时as-catch所指向的任务将会被改变执行
路径,先执行ASR,再返回原执行点。
§3.2 任务调度
3.2.1 影响动态调度效果的两个因素
pSOS采用优先级+时间片的调度方式。有两个因素将影响动态调度的效果:一是优先
级可变(通过t_setpri系统调用改变任务的优先级);二是任务模式字中的preemption
bit位和roundrobin bit位。preemption bit位决定不同优先级的任务是否可抢占,并和
roundrobin bit位一起决定任务的时间片轮转是否有效。
3.2.2 引起任务调度的原因及结果
pSOS系统中引起调度的原因有两条:
1. 在轮转方式下时间片到
2. pSOS系统调用引发任务调度。该系统调用可能是ISR发出的,也可能是某个任务发出的
pSOS任务调度的结果有两种:
1. 引起运行任务切换,这指的是
2. 不引起运行任务切换,这指的是
不论任务调度是否引发运行任务切换,都有可能引起一个或多个任务状态变迁。
3.2.3 运行任务的切换
一、何时切换
下面三种情况将引发运行任务切换:
1. 在时间片轮转方式下(此时任务模式字的roundrobin bit与preemption bit均为
enable),运行任务Task A的时间片用完,且Ready队列中有相同优先级的其它任务,则
Task A退出运行。
2. 在运行任务Task A的安卓 手指连线 源码Mode word的preemption bit位为enable的前提下,若Task A发出
的某条相同调用引发一个优先级高于Task A的任务Task B从Block状态进入Reary状态,则
将Task B投入运行。
3. ISR使用I_RETURN系统调用,则ISR退出运行,pSOS Kernel选择Ready队列中优先级最高
的任务投入运行(这一任务并不一定是被ISR打断的前运行任务)。
二、如何切换
上述三类运行任务的切换,其具体的pSOS Kernel运作过程并非完全一样,但彼此之间
差别不大。为了简单起见,我们以
为例对切换过程作一简单叙述。这一过程可细分为4个步骤:
1. 任务A运行信息保存(_t_save proc far)
这一过程主要完成修改系统工作标志,保存切换点地址及运行信息、任务A栈调
整
栈
指针保存、栈切换、参数及返址入栈等一系列工作。
2.任务A入就绪队列(void t_in_chain)
这一过程将任务A的TCB块按优先级顺序插入就绪队列。
3.选择一个高优先级任务B(void t_choice( ))
按一定算法从就绪队列中选出最高优先级任务B的TCB块,并使运行指针指向它。
4.将任务B投入运行(_t_run proc far)
从系统栈切换到任务B栈,用任务B的TCB块中保存的信息恢复上次运行被打断的
地
,恢
复任务运行环境,于是任务B开始继续运行。
图3.1反映了典型任务切换过程中CPU控制权的转移、各堆栈活动生命期、任务活动
生命期等信息。图中
t1,t4为切换点 t2,t3为开/关中断
Tsch=t4-t1 // Tsch为任务切换时间
Tforbid=t3-t2 // Tforbid为中断禁止时间
它们是实时操作系统最重要的两个性能指标。
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物联网+车联网实验箱 物联网实验室建设设备
实验箱箱体外观尺寸:**(mm),采用铝合金楔形结构设计。
物联网实验平台与箱体结构相同,尺寸**(mm),也采用铝合金楔形结构。平台采用一体式供电结构,实验过程仅需连接一根电源线和数据线。
教学模式革新,采用磁吸积木式,模块间可叠罗汉式组装,支持多层模块叠加,无需额外数据线与电源线连接。
提供5V供电接口(Type-C)、以太网接口、双路USB接口、J-link下载器接口、CC-Debugger下载器接口、RS/RS串口。J-link下载器与CC-Debugger下载器集成于平台内部,下载程序时只需吸附到对应端口即可,无需接线。
内置USB串口服务设备,通过1路USB虚拟出多路串口,mp3音乐源码最多可扩展8路串口接口,包含普通TTL串口4路与串口4路。
实验平台配备8个通用实验模块插槽,每个插槽集成路接触点,用于模块间数据通讯与供电,且具备防短路功能,最多支持8个模块联动实验。
平台集成多种功能键,如选择键、ZigBee仿真器复位键、J-Link仿真器启动键与虚拟仪器启动键,便于切换与使用不同功能。内部还原功能模块可快速恢复出厂设置。
提供3.3V/5V供电底板,为上层模块持续供电。
嵌入式STM处理器采用STMF,内核为位的Cortex™-M3 CPU,最高工作频率MHz,存储器包括K至K字节的闪存、6K至K字节的SRAM,支持USB、CAN、6个定时器、2个ADC与6个通信接口。
支持USB、CAN、6个定时器、2个ADC与6个通信接口。提供选择端、BOOT0接口,内置1个复位键。程序下载方式为实验平台内部下载,无需外部接线,带有电源保护电路。
ZigBee无线通信模块采用CCF主芯片,内置单片机及无线收发器,支持-信道更改,点播、组播、广播数据通信,自动组网及网络自愈功能。支持-bps多种速率,工作在2.4GHz无线频率,遵循ZigBee/PRO无线协议,使用UART通讯接口。无障碍传输距离可达米,可通过跳线切换通讯线路。
Wifi无线通信模块集成MAC、基频芯片与射频收发单元,支持WiFi@2.4GHz.b/g/n标准,WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK安全模式。支持AP、STA、AP+STA工作模式,提供串口转无线TCP/UDP传输功能,支持TCP/UDPClient注册包机制,集成快速联网配置与AT+指令集配置。具有串口切换功能,通过跳线切换通讯线路。能够通过WiFi无线节点将传感器数据传入云端。
UHF超高频模块工作在MHz频率,最大读卡距离可达M,采用陶瓷天线,增益DBi,最大功率W。使用超高频RFID专用芯片与先进DSP技术,支持EPCC1/GEN2/ISO-6C与ISO -6B多协议,软件可调输出功率dBm~dBm,全面支持国际常用超高频RFID标准。
LF低频模块工作频率为Khz-.2KHz,采用非接触式IC卡读写器设计,读卡速度快,最大读写距离可达CM,符合ISO/标准,支持TK、GK、EM及其兼容芯片,支持TEMIC 、ATA、ATA,支持hitag-s,EM、EM、EM。
空气温湿度传感器采用DHT,温度检测范围0-度,精确到0.5℃,湿度检测范围%RH-%RH,精确到2%RH,支持电容型湿度传感实验,提供湿度值脉冲信号输出,输出形式为数字量。
光照度传感器采用ROHM原装BHFVI芯片,输出形式为数字量与模拟量,使用LM电压比较器工作稳定,光照度范围0-lx,内置bitAD转换器,直接数字输出,提供高精度测定,接近视觉灵敏度的分光特性。
人体红外传感器采用SR感应传感器,感应距离可达0-5M,支持红外对射与红外漫反射传感实验,提供模拟量信号输出。
气体传感器采用MQ系列半导体气敏元件,支持1路数字量输出与1路模拟量AD输出,灵敏度可调,检测浓度范围-ppm。
火焰传感器探测角度为°,检测波长nm-nm,输出形式为开关量,支持灵敏度调整。
红外对射传感器采用H直射型光电传感器,槽宽mm,使用LM电压比较器工作稳定,具有信号输出指示灯,输出形式为开关量。
限位器执行器采用工业生产的机械限位器,触发后可选择高电平或低电平输出形式,提供双路限位器,支持外接设备控制,提供NO、COM、NC三路输出端。
双路继电器执行器采用5V控制继电器,实现双路控制开关,继电器规格为3A-VAC、3A-VDC,提供NO、COM、NC三路输出端与双路指示灯,显示继电器状态。
舵机执行器采用单路舵机控制器,实现云台自由转动,工作扭矩1.6kg/cm,转动速度为0.-0.秒/°,通过PMW信号传输,舵机运转角度0-°,可通过编程实现自由运转。
风扇模块提供1路直流风扇,支持单片机和外接电路两种控制方式,工作电流0.-0.A,转速RPM,风量2.CFM,可通过编程实现开关控制。
语音播报模块提供3W/4Ω语音播报喇叭,支持MP3、WAV解码格式,支持采样率(Khz)8/.///.///.1/,板载Mbit(4MByte)flash存储,可通过USB连接更新音频文件。
LED红绿灯模块工作电压为5V,提供红黄绿3路LED灯,与智能小车配合使用,可实现模拟红绿灯功能。集成数码管,实时显示红绿灯倒计时。通过编程可实现灯光顺序、时间控制及倒计时等功能。
智能小车采用4个独立的减速电机控制,型号GA-N,额定负载g.cm,板载7.4V大容量锂电池,电池容量 mA,带有电源开关与电池保护功能,集成电量显示模组,实时显示电池电量。提供路弹性插针接触点,支持磁吸连接方式与不同模块连接,实现不同功能。提供小车处理器模块,采用STMFC8T6处理器,可与小车主板磁吸连接。提供三种运动模式硬件,通过与集成的ACC智能寻迹接口和磁吸接触点进行连接,实现红外避障自动驾驶、红外巡线自动驾驶及磁性巡线自动驾驶。
智能小车处理器模块采用STMFC8T6处理器,支持程序下载与修改,可进行二次开发。提供选择端与BOOT0插针,1路复位按键与TX1、RX1、TX3、RX3四路数据收发指示灯。
自动驾驶碰撞预警传感器采用模块化设计,支持磁吸连接与智能小车拆卸,提供4路独立红外收发探头,可从4个不同方向进行避障,减少死角,灵敏度可通过电位器调整,水平方向感应距离为2-cm。左右双路避障指示灯亮起时,小车反向转动。使用LM电压比较器工作稳定。
自动驾驶磁性巡线传感器同样采用模块化设计,支持磁吸连接与智能小车拆卸,提供4路独立TCRT光电传感器模组,探测面积更大,保障循迹行驶,灵敏度通过电位器调整,距地面感应距离为1mm-8mm。每个传感器对应1路状态指示灯,当被触发时熄灭。
自动驾驶红外巡线传感器采用模块化设计,支持磁吸连接与智能小车拆卸,提供4路独立电感元件与1路电位调节器,可调节电磁感应灵敏度,电感容量为uH。提供3路独立红外收发探头与1路电位调节器,调节红外感应距离。提供6路传感器状态指示灯,实时显示触发状态。
AI摄像识别模块采用人工智能AI核心模组,内置常用算法模型,支持个GPIO与个专用IO接口。提供2.4寸LCD显示屏与1路万高清摄像头模组,支持最大*分辨率。可拓展TF卡,通过编程实现车牌识别、实时画面显示及图像识别等功能。
公有云平台支持多种通讯方式,如5G(NB-IOT)、4G、GPRS、Lora、WiFi,将教学传感器模块接入云端,实现对工业生产环境数据全面监控。采用Modbus协议,可将工业级别传感器移植到教学实践,并提供源代码,帮助学生与社会接轨。支持多种设备无线模块,将传感器数据直接采集到云端显示。具备云组态设置功能,手机接收传感器报警信息,支持微信小程序显示组态内容及控制设备。