基于SH7137嵌入式控制器的研究与开发

　　现今，工业控制设备主要分为两种：工业控制机和可编程控制器(PLC)。工业控制机是由通用的微机推广应用而发展起来的。目前，可编程控制器正朝着两个方向发展。一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展，主要用于单机控制和规模比较小的自动化生产线控制。二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动化方向发展。近几年来，不论是工业控制机技术还是可编程控制器技术向嵌入式领域渗透的步伐逐渐加大，嵌入式的工业控制器以极小的体积、极低的功耗散热和软硬件的可裁剪性，而受到用户的欢迎，因而具有巨大的应用潜力。

　　1 嵌入式控制器硬件设计

　　本论文所做的基于瑞萨SH7137的嵌入式控制器的设计，采用了核心模板(System On Module)+底板的设计方式。在设计上考虑在工业控制器的设计中既要保留传统的控制器特点，又要在设计中有所开发自身控制器的特色，为此，我们在设计中采用了核心板模块化的设计思想，底板多功能集成。而且核心模块接口定义统一，可以根据控制MCU的功能做出不同的核心模块，例如8位核心模块、16位控制模块、32位控制模块。本控制器采用瑞萨公司生产的32位单位机，基于SH2核的SH7137单片机作为核心控制芯片，实现32位控制模块。核心模块是整个控制器的核心部分，由以单片机SH7137核心，加上RTC实时电路、PC电路和JTAG调试电路构成一个小系统，通过总线扩展、IO外接等功能模块构成了以单片机为基础的复杂工业控制系统的核心模块。核心模块的组成框图如图1所示。

　　嵌入式控制器的底板主要集成了人机界面控制(HMI)、通讯模块、外部总线接口以及输入输出(I/O)模块。底板主要实现的功能是根据核心模块处理好的信号通过底板的输出模块或者人机界面的显示屏输出，或者根据外部输入信号通过底板的输入模块或者人机界面的按键输入到核心模块进行运算然后输出。底板的组成框图如图2所示。

　　2 μC/OS-II的移植

　　移植就是使一个实时内核能在某个微处理器或微控制器上运行。为了便于内核的移植，μC/OS-II的大部分代码用C语言编写。移植工作主要集中在os_cpu.h，os_cpu_C.C、os_cpu_a.asm三个文件上。os_cpu.h主要涉及到与编译器相关的数据类型的定义、堆栈类型定义、两个宏定义和几个函数说明。os_cpu_C.C包含与移植有关的10个C函数，除第一个任务堆栈初始化函数外的9个函数，需要声明，由系统函数调用，方便用户可以在操作系统中加入自己需要的功能。os_cpu_a.asm包含与移植有关的4个汇编语言函数：OSStartHighRdy()、OSCtxSw ()、OSIntCtxSw ()、STickISR ()。