基于时代民芯SoC的MXT•RTOS51实时系统

MXT8051是北京时代民芯科技有限公司的一款高速单指令周期8051为核的SoC，集成有丰富的片上资源，包括大容量存储空间32kBFlash和1kB XRAM ;数字部分包括3路PWM、串口UART、看门狗WDT、2个16位Timer、5个外部中断源、RTC时钟、内部OSC和外部时钟可选等模块;模拟部分包括4通道2kHz 10位AD转换器、可编程增益放大器(PGA)、2个轨对轨 OP放大器、0.64V和0.98V参考电压源输出等模块;此外还集成了4com*36seg LCD驱动器。

MXT8051有PGA、OP、AD等诸多片上资源，使用这些资源只要在BSP包的文件SOC.h中作简单定义，编译时由MCU_init()自动完成片内相关寄存器的设定。图1是该包中可编程增益放大器(PGA)和LCD驱动定义的片段。

MXT8051丰富的片上资源以及大容量存储空间32kBFlash和1kB XRAM能够满足实时系统代码装载和系统对片外数据存储器的容量要求。虽然该MCU内部RAM仅有128Bytes、也无非易失性存储器，但量身定制的MXT•RTOS51仍能流畅运行，为其在嵌入式系统中的推广应用提供了良好的软件开发平台。

MXT•RTOS51实时系统，它包含了用作硬件boot的一个中间层、一个实时核和板上资源的驱动程序。由于它的存在，用户任务得到了实时性很好的管理，且代码具有与硬件无关的优点，便于产品的升级及软件的维护和移植。

MXT•RTOS51 V0.3版本的文件结构如图所示，共有RTOS、BSP和user三个文件夹，编译后得到的执行文件MXTRTOS.hex 代码长度仅3246个字节。

实例一：倒计时器

　　实例一是在MXT•RTOS51 V0.3版本的模板上，添加一个软定时任务，实现间隔时间为0.01秒的倒计时。其键盘具有定时数据输入、计时开始、暂停等功能;LCD屏上下两排分别显示设定值和剩余时间。本实例故意把定时任务的服务周期设为0.01秒，与系统一个“嘀嗒”10mS一样以强化任务的负荷。实验表明，在任务很繁重、共有五个任务并行运行的环境下，系统仍有很好的实时响应能力。

　　实例二：0.1℃分辨率的温度计

　　实例二为“-20.0℃～80.0℃，0.1℃分辨率的温度计”。该温度计由一个PN结作为温度传感器，另加普通的金属膜电阻构成测温电桥(见图5)。MXT8051内部运放OP0组成的恒流源向PN结供电，电桥各臂直接接在开发板PGA输入和片内参考电压VREF2的插口，硬件结构十分简洁(见图6)。

　　本例软件是在MXT•RTOS51 V0.3版本的模板上添加一个测温任务和若干用户函数构成。由于使用片上可编程增益运放PGA，本温度计的标定有条件采用软件法。通过标定消除了桥臂电阻、PN结和参考电压的离散性对测温精度的影响，降低了对器件的要求，标定后实际测温误差小于0.5℃。

　　结语

　　MXT•RTOS51实时系统经过多个实例和在无菌均质器监控系统中的测试，已显示出系统稳定性、健壮性和实时性好的优势。此外，由于本系统在SoC、目标板等硬件与用户任务之间插入了BSP，实现了用户代码开发的硬件无关性，为嵌入式产品日后的升级、软件维护带来了极大的便捷。总之，基于MXT•RTOS51平台进行嵌入式系统的开发，可以取得事半功倍的效果。