标签: 实用单片机系统

之前上传实用单片机系统，由于附件太多，MS5没有上传成功，今天重新上传。

经常看到21ic论坛还有这么多人支持，也经常有网友联系我要之前的一些版本，让我觉得应该进一步完善与发展“实用单片机系统”，把这几年自己的一些项目经验融合进这个系统里面来，给大家一个参考，以感谢大家的支持！ 多次想引入RTOS的任务切换，但当对客户的需求层层精确分析后发现，实际上根本不需要，并且引入RTOS，引入自己不熟悉的东西，系统稳定性更难控制，公司做linux、wince经验的同事，都反对我引入，觉得99%的工业项目或者小项目根本不需要，不应该随大流，还是进一步深入发掘应用为好，所以最后也都没有往RTOS的思路走，而是朝清晰化、简洁化编程思路设计，并且打算引入FPGA，实现真正的纯并行。 MS系统发展到现在，本质可以归纳为是一个前后台结构，最急的用中断（如各种保护），次之用高速系统时钟（如AD采样等），再次之用分频后的系统时钟，如按键、数码管刷新、显示刷新等。它们都可以抛出消息，快的抛出来，让慢的来处理，慢的抛出来，让Main主循环处理。这些可以满足绝大多数项目需求。而对于更复杂的项目，我现在也不考虑RTOS，而是采用扩展CPLD、FPGA，或者多MCU，中间用CAN通讯。因为本质上CPU永远是单线程的，RTOS只是让一个系统模拟的像多个并行的系统，但永远只有一个在运行，当在一些高可靠项目中，比如伺服电机等，要求多个保护，又有主程序运行，他们都要求第一优先级的，会导致系统比较复杂，而这个时候用FPGA可以很好的解决这些问题，可以说是彻底的并行，彻底的RTOS，这是做高可靠大功率数字电源的基础。现在正在解决CAN通讯问题，希望在今后的设计中，把大项目分解为一个个的小项目多MCU设计思路。 现在正在学习STM32F103，打算把MS4（第一版基于NXP LPC1343，用于高频焊接机）开始移植到STM上，因为要基于MS4做一套网络化的PLC系统，也就是分布式PLC，这个是一个比较重要的项目，需要做1年多时间，今后将长期维护，做成一套通用性的平台市场化。网络基于CAN总线，可以是STM32F103内带的，也可以采用MCU模拟的，目前CAN模拟已经成功，但还需要进一步完善。 之前基于MS4做了超高频涡流焊接机，功率是6KW，频率在1MHz，大功率，干扰很大的，系统运行非常可靠，目前已经量产、规模使用，软硬件都没有问题，火花机也是采用MS4。这个里面，本人基于界面需要，设计了基于消息机制的界面开发体系，觉得非常不错，是把函数指针跟消息比较好的结合起来了，类似显卡，当数据有变化的时候，系统时钟扫描到，再定时刷新，这样系统编程清晰度非常高，今后将在MS4基于STM32版本上发布出来，到时候请各位指正。 今后MS系统的一个发展方向将是结合CPLD或者是FPGA，因为本人最近都在开发FPGA，觉得需要把他跟ARM整合起来，看成一体，而软件呢，也要基于CPLD做一些功能扩展，这个将会在网络化PLC中有体现。 MS5版本说明：  MS5基于STM32F103设计开发，可以在Keil下软件仿真调试，不需要实物硬件板子，UART1作为人机窗口。硬件测试是基于正点原子的miniSTM32F103RBT6板子测试，资料是开源的。MS5主要基于MS4（基于NXP Cortex M3）升级而来，因为在2011年基于MS4做了6KW高频焊接机，增加了界面部分，采用函数指针加消息机制，感觉比较简单而有效，性能比较不错，尤其是针对工业产品，系统节拍分时设计有进一步的体会，把这两点融入到MS5中，同时修改了串口UART发送系统等待问题，先把串口数据放到一个buff中，系统节拍去检测buff，当有数据时，每个节拍发送一个，这样就避免了以前发送的时候，需要很长的等待问题。  升级为MS5的根本目的作者是为了设计一款仿西门子S7系列的分布式PLC，应用在自己公司的自动化控制领域及工业电源设备上。同时考虑到今后这个PLC系统需要推向市场，所以选择了STM32这颗比较通用的芯片来设计。作者把这个PLC系统叫做msPLC，初级版本开源设计，包括软硬件。今后关于PLC的一些开发，都会在MS5中得以体现，也希望MS5发展成为针对工业控制领域的系统平台。  读者需要明确的是，MS5是一个系统平台，它不是一个RTOS，它是一个为了简单、可靠、看得懂代码，容易上手，缩短开发周期而构建的平台。MS5是一个前后台系统，作者也曾多次想上RTOS之类的，但对于工业产品深入分析后，发现绝大部分是没必要的，并且引入了自己不了解，代码把握不了的RTOS，一旦出现问题无法解决。所以就退回到了MS系统上来，尤其发现工业设备，采样速度是要求较高的，但执行可以慢一些，这样可以把中断作为紧急不可延时高速采样，系统节拍设定为万分之一秒用于AD，IO常规采样，节拍分频后获得百分之一秒用于按键、数码管，分频为十分之一秒用于数据显示刷新，分频为一秒用于RTC时钟。中断获取的数据，可以在万分之一的节拍中处理，也可以在更低速的地方处理，更可以在main主程序中处理。这就是所谓的，高速采样，低速处理，系统可以设计的非常有条理。  

2001年大学毕业时，就想着基于MCU51做一个属于自己的开发平台，这样今后的项目都基于这个平台开发，既可以提高效率，又可以提高这个平台的扩展性、复用性及稳定性。 想法只是想法，那个时候单片机也只有汇编的水平，只做过半个项目，但这个理念是很好的，现在还感叹自己当时竟然有这个理念。 2002年觉得自己不懂软件光有想法不行，来到了深圳从事手机软件开发，一般人应聘往往采用自己的特长去应聘，而我这一次是用自己不会的去应聘，目的只有一个：学习。 因为有朋友介绍，所以不会也成功了，手机软件开发半年后，基础水平大涨，那个时候稍微闲一些，就开始考虑那个MCU51平台。 首先了zlg的DP51板子，先按zlg提供的例子一个个的学，学了2，3个觉得这样没什么意义，任何一个例子都是独立的，相当于一个子函数，不具备系统性，就如风清扬说的，各个剑招分开是死的，只有融合起来才行，于是就开始自己谋划这个平台： 1：手机平台是当时自己最熟悉的，并且也是最先进实用的，尤其是内部的软件定时器用的非常漂亮，软件定时器可以解决硬件定时器资源不足问题，尤其可以实现游戏，闹钟，按键声等等，更进一步说还可以实现类似RTOS的任务，所以这个软件定时器被我采用了。 2：以前大学的时候学过VB，虽然没操作几下，但觉得它的事件触发机制很好，事件驱动型，说穿了就是消息机制，这个也应用到我的平台中 3：那段时间比较火RTOS，其实无论那个RTOS，在MCU51这个资源非常少的环境中，意义都不大，甚至反而把开发弄得复杂了。但他的系统节拍的概念在手机平台上也有体现，并且非常实用，于是把它也引入了。（那个时候还没有系统学过RTOS） 4：Trace系统在手机平台上应用非常广泛，以前很多人开发MCU51都是用仿真器，但手机开发是不用仿真器的，而是用Trace，用printf从串口打印信息出来跟踪调试，这个非常好，起码不用买仿真器了。 5：独特的按键处理方式，别的都可以说模仿的，但这个是本人自创的，非常棒。 基于以上5点，综合起来，就成了第一版的“实用单片机系统”，当时发表在21ic上被认可，之后2004年改进为第二版（MS2），这个版本相对比较简单明了，一般C语言基础的一看就懂，（MS3）版本发布在2006年，相对复杂一些，指针比较多，并且实现了软件定时器的伪任务模式。 华禹工控开发的很多单片机项目都是基于MS2、MS3开发的，创易电子的彩色触摸LCD屏开发板也是采用MS3开发的，尤其是软件定时器应用于触摸上，非常妙，获得宏晶单片机老板姚永平的赞赏。 MS3经常被我用来面试，考核应聘者的软件水平及思维能力，其中max（负责华禹工控wince平台的，21ic驱动版版主，代号high）4年前就是看了MS3后马上决定过来的。 不同的人看MS系统，感觉完全不同，这个取决于他本身的水平，本人希望读者从结构上入手考虑，之后各个部分的深入。 当然MS毕竟是基于MCU51的，不可能很复杂，若看过uCOSII之类的RTOS，那么MS就是一个小儿科，所以本人推荐MCU51入门或者提高的人学习即可。 MS作为本人软件方面的最高水平，算是本人软件的一个积累，虽然谈不上多少成就，但起码留下了一个成熟的东西，这是最重要的。 MS4是最新基于NXP Coretx M3的LPC13**系列下开发的MS3的升级版本，支持32位系统，性能更好