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[導(dǎo)讀]uC/OS是個什么鬼?在一些朋友的留言和大神的文章中多次提到了uC/OS,相信很多朋友看到之后都是蒙B的 “這是個什么鬼?”。uC/OS (Micro Control Operation System)翻譯過來就是微控制器操作系統(tǒng),最初版本是在1992年發(fā)布,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到uC/OS III 了。

1. uC/OS 是個什么鬼?

在一些朋友的留言和大神的文章中多次提到了 uC/OS,相信很多朋友看到之后都是蒙B的 “這是個什么鬼?”。uC/OS (Micro Control Operation System)翻譯過來就是微控制器操作系統(tǒng),最初版本是在1992年發(fā)布,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到uC/OS III 了。

嗯,那它有什么用呢?

接觸過單片機或編程的朋友一定知道 main() 函數(shù),mian() 又叫主函數(shù)或者入口函數(shù),顧名思義就是程序開始執(zhí)行的地方(其實這是不嚴謹?shù)?,但是為了照顧小白可以這樣簡單的理解),而一般的裸機程序只有一個main(),從程序的開頭到結(jié)尾跑一次就完了,而為了讓程序能不停的跑往往會在main() 中加一個while(true) 讓其不斷的循環(huán)。uC/OS因為其處理方式理論上可以模擬無數(shù)個 "main() 函數(shù)"(任務(wù)),讓這些任務(wù)并發(fā)運行,就像在一個單片機中有多個main() 函數(shù)一樣,讓原本單線程的單片機能有多線程的效果。

那 uC/OS 是變出無限個main函數(shù)呢,答案就是時鐘節(jié)拍,時鐘節(jié)拍就是系統(tǒng)以固定的頻率產(chǎn)生中斷(時基中斷),并在中斷中處理與時間相關(guān)的事件,推動所有任務(wù)向前運行。簡單的來說就是高頻率的切換任務(wù)來實現(xiàn)類似多線程的效果,這個時鐘節(jié)拍是可調(diào)的,頻率越快越浪費cpu,相應(yīng)的在多個任務(wù)間切換的速度也就越快。

那么什么是中斷呢?


從本質(zhì)上來講,中斷是一種電信號的變化,當設(shè)備有某種事件發(fā)生時(產(chǎn)生電平變化),它就會產(chǎn)生中斷,通過總線把電信號發(fā)送給中斷控制器。如果中斷的線是激活的,中斷控制器就把電信號發(fā)送給處理器的某個特定引腳。處理器于是立即停止自己正在做的事,跳到中斷處理程序的入口點,進行中斷處理。(就好比小明現(xiàn)在正在看我寫的這篇文章,突然有快遞來敲門他就會先放下手機去取快遞然后回來接著看,既拿了快遞又讀了文章)如上圖所示電信號從低電平跳轉(zhuǎn)高電平的中斷稱之為上升沿中斷,反之稱之為下降沿中斷。

因為篇幅的限制以上只是簡單的介紹了一下uC/OS,當然它還有很多其它的優(yōu)點,例如內(nèi)存分配,任務(wù)消息隊列,等等。這些都是這個系統(tǒng)多年迭代累積下來的“車輪”,如果感興趣的朋友可以深入的了解一下。

uC/OS固然是好,但是真的有必要什么都用 uC/OS么?我看未必,殺雞何用宰牛刀。以下引用一位知友的留言:

“2以前沒學(xué)過操作系統(tǒng),用單片機裸機寫程序。有一次做一個功能特別復(fù)雜的東西,發(fā)現(xiàn)中斷都快用完了,并且用中斷有些地方實現(xiàn)的特別勉強,冗余,復(fù)雜。當時根本就不知道有多任務(wù),也以那時的知識根本想不到如何優(yōu)化。如果當時學(xué)過操作系統(tǒng),用過ucos,這個問題就很好解決了。不信,你看能不能用裸機實現(xiàn)一個簡單的平板電腦。

6以后想去大公司,做平板,做手機,不會嵌入式linux估計不行吧,這個依舊包括了上述所有知識?!保ㄟ@位朋友表達的意思我懂,在此只是引用這一段話,只是引用?。?/span>

(此段純吐槽)可能是現(xiàn)在中國手機行業(yè)很賺錢。是個大一點的公司就要做平板,做手機,大公司都需要這樣的人才,一窩蜂的往里鉆。雖然arm理論上也算是單片機的一種,但是我更喜歡將其歸入微處理器的行列,做手機做平板要是我肯定不會選stm32上uC/OS來做。如果是為了好找工作,為了做手機那還是學(xué)嵌入式linux比較靠譜。我是學(xué)自動化的,在我的感覺里單片機(stm32,avr,飛思卡爾,51等等)這類是屬于微控器,最適合的就是用來做控制的,不是為了做手機而生的。

和做人一樣首先要清楚自己的定位,清楚自己能干什么,不能干什么。汽車芯片,3d打印機,數(shù)控機床,手環(huán),液晶顯示器,四軸,錄像機,洗衣機,玩具,飛機儀表板等等等等,都有單片機的用武之地,我給它的定位就是簡單重復(fù)高效的控制器。有朋友留言說 “一句話想賺錢不要學(xué)這個?!?我只能引用這樣一句話 “中國不是實體經(jīng)濟不行了,而是你的實體經(jīng)濟不行了。”

2. 那你解釋一下運放虛短的原理 簡單講就好

運算放大器 MIT的 Anant Agarwal 教授講的很好建議你去看看(其實網(wǎng)易公開課上有很多資源,都沒人看)

什么是運算放大器?

運算放大器是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器,其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運算的結(jié)果。(簡單的理解就是通過這個原件能實現(xiàn)輸入信號的數(shù)學(xué)運算)

正好我用一個實際的例子來講,下圖是我之前用來驅(qū)動激光的一個原理圖,看似很復(fù)雜不用怕,一步一步來。首先要知道這個電路是干什么用的,我上學(xué)的時候就是老師自己陶醉的在臺上講,也不告訴你學(xué)了知識能干啥,最后學(xué)的都是一頭霧水,一臉茫然(又吐槽了)。為了保持激光穩(wěn)定的工作,通過激光二極管的電流必須是恒定的,這個時候就需要橫流驅(qū)動。


LASER1+和LASER-之間接的就是要求橫流1A工作的激光二極管。如果電路看起來復(fù)雜圖中所有電容均可以理解為濾波作用。為了理解虛短,虛段我們將其都去掉,是不是看起來簡單了一些


LASER-下方是一個mos管,簡單的理解成一個特殊開關(guān),它的1端口可以控制2->3的是否導(dǎo)通,并分去多余的電壓。R8是0.03歐姆的采樣電阻,為了實現(xiàn)1A橫流R8a上方電壓要為0.03v(I=U/R),那么運放端口6為0.03v。ok 這里我們先學(xué)習(xí)一下

虛短(虛短指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時,可把兩輸入端視為等電位【這里2,3,5,6都是輸入端】,就好像兩個輸入端短接在一起,但事實上并沒有短接,稱為“虛短”。由于運放的電壓放大倍數(shù)很大,而運放的輸出電壓是有限的。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV,兩輸入端近似等電位,相當于 “短路”。)

虛斷(由于運放的差模輸入電阻很大。因此流入運放輸入端的電流往往不足1uA,遠小于輸入端外電路的電流。故通常可把運放的兩輸入端視為開路?!疤摂唷笔侵冈诜治鲞\放處于線性狀態(tài)時,可以把兩輸入端視為等效開路,這一特性 稱為虛假開路,簡稱虛斷。)

因為虛斷(5,6)為開路,沒有電流由6經(jīng)過R8a到GND。

因為虛短所以(5,6)端口電壓相等均為0.03v,由于R7a,R7b串聯(lián)可得到端口1的電壓

(V1-V5)/R7a=V5/R7b --------> V1=(V5/R7b)*R7a+V5=0.33v

因為虛短所以(1,2,3)端口電壓相等,所以只要用單片機控制3端口的電壓為0.33v,激光器就能穩(wěn)定在1A工作。


自己焊的原理板如圖,中間的小長方塊就是運放。

控制激光穩(wěn)定輸出!


注意以上所有推導(dǎo)能成立均建立在運放是線性工作的狀態(tài),至于運放什么時候是線性,如何在非線性條件下讓運放線性工作,Anant Agarwal 教授都講的很清楚了。

-END-


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