基于Atmega128嵌入式控制器的设计

　　采用Atmega128单片机设计的嵌入式控制器，模拟量输入通道用Atmega128片内A／D转换器，输出用AD421D／A转换器，数字量I／O通道配置高速先耦器件．用lccavr编译器修改OSTaskStklnit（）函数及其相关文件，定义数据类型等以实现MicroC／OS-Ⅱ的移植．

　　嵌入式控制器是机电设备实现自动化的核心部件。故以大型机电设备为控制对象，利用高性能Atmega128微处理器，设计了具有现场总线（CANBUS）网络通信和一定通用性的多功能嵌入式智能控制器。

　　系统的硬件结构如图1。

　　本控制器的核心采用64管脚TQFP封装的Atmega128芯片，具有53个可编程的I／O引脚，片内集成有128KB闪存、4KBEEPROM和4KBSRAM，适合I／O通道和存储空间的需求。

　　模拟量输入通道采用Atmega128片内的8通道1O位A／D转换器。其信号输入部分可以根据具体的信号情况选择使用图2所示的多功能输入信号调理电路。在电压信号输入时可以由R1和C构成低通滤器（R2开路）；R1和R2可以构成输入信号分压电路（电容c开路）；对于4-20mA电流输入信号，R2使用250Q的精密电阻即可变换为1～5V的信号（R1短路、C开路）。在电路版上设计有对应多功能信号调理电路焊位元件的位置，可根据需要白行选择使用。8路模拟量输入部分占用的是ATMEGA128的PF0～PF7。

　　模拟量输出通道单元电路设计方案如图3。D／A转换器采用AD公司的AD421，它是一种单片低功耗、高精度的电流输出型DAC芯片，4～20mA的输出可以驱动标准的执行元件。该芯片的数字接口为标准HART（三线）或其它FSK协议，DAC为16位分辨率，单调性输出。采用回路供电方式，内含电源调整器为本身和外围器件供电。在工业控制中，通常输入量要多于输出量，所以只设计Atmega128的PAO～PA7，PE2、PE3、PE6、PG4引脚通过4个光电隔离器（6N137）与4个AD421相连，构成4路模拟量输出。

　　数字量I／O通道各配置8路高速光耦隔离通道。光耦器件选6N137，其开关延迟tpd仅75ns，而普通光耦器件开关延迟有3～6μs。I／O通道接口安排在Atmega128的PB0～PB7、PD0～PD7。

　　选择独立的CAN通信控制器SJA1000、CAN总线驱动器82C250和高速光电耦合器6N137与微控制器Atmega128进行设计。微处理器Atmega128负责SJA1000的初始化，通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。

　　CAN总线接口如图4。SJA1000的AD0～AD7连接到Atmega128的PC口，CS连接到Atmega128的PG3。PG3为0时CPU片外存储器地址选中SJA1000，CPU通过地址可对SJA1000执行读／写操作。SJA1000的RD、WE、ALE与Atmega128的引脚相连，INT接Atmega128的PE7，Atmega128可通过中断方式访问SJA1000。

　　考虑到智能控制节点要接收从RS232串口来的数据，因而采用了Atmega128的串行口进行中断接收，所用的引脚是PE0、PE1。通过MAX232进行数据传输。
（6）脉冲输入脉冲输出

　　由于输入信号的多样性，增加了PI／PO部分。
3MicroC／OS—II的移植

　　MicroC／OS—II移植到Atmega128上，需要修改OS_CPU．H，OS_CPU_A．S和OS_CPU_C．C三个与其相关的文件。其中OS—CPU．H主要完成的是数据类型、堆栈单位、堆栈增长方向的定义。相关的数据类型定义：

　　typedefunsignedcharBOOLEAN；

　　typedefunsignedcharINT8U；／／无符号8位数

　　typedefsignedcharINT8S；／／带符号8位数

　　typedefunsignedintINTI6U；／／无符号l6位数

　　typedefsignedintINTl6S；／／带符号l6位数

　　typedefunsignedlongINT32U；／／无符号32位数

　　typedefsignedlongINT32S；／／带符号32位数

　　typedeffloatFP32；／／单精度浮点数

　　堆栈单位的定义：

typedefunsignedcharOS_STK；／／堆栈入口宽度为8位

　　状态寄存器的定义：

　　typedefunsignedcharOS_CPU_SR；／／定义状态寄存器为8位

堆栈增长方向的定义：

　　#defineOS_STK_GROWTH1；／／AVR堆栈由高地址向低地址增长

　　0S_CPU_C．C文件主要包括任务堆栈初始化和实现操作系统规定的几个Hook函数。其中移植需要的Hook函数如下：

　　OSTaskCreateHook（）；OSTaskDelHook（）

　　OSTaskldleHook（）；OSTaskStateHook（）

　　OSTaskSwHook（）；oSTCBInitHook（）

　　OSTimeTickHook（）

移植所需的OS—CPU-A．s中的函数有：

　　OS_CPU_SR_SAVE（）；OS_CPU_SR_RESTORE（）

　　OSStartHightRdy（）；OSCtxSw0

　　OSIntCtxSw（）；OSTicklSR0

　　应用移植后的嵌入式操作系统对控制器进行验证，选取PB0～PB7作为输入，PD0～PD7作为输出，实现了二极管的发光演示。

　　部分源代码如下：

staticvoidLED_Toggle（INT8Uled）

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