《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于ISA總線與KH-9300的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計
摘要: 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用硬中斷方式,,通過對KH-9300板卡上的8254定時器和8259中斷控制器編程定時觸發(fā)中斷并對外部脈沖計數(shù),,設(shè)計中每隔1 s采集1次數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)采集卡第0和1號通道采用串行方式并使用板卡上的內(nèi)部時鐘進行計時,第2,、3,、4,、5號通道輸人外部計數(shù)脈沖計數(shù),。所有通道采用內(nèi)部門控信號。當(dāng)串行的第0~1通道計數(shù)滿時,,就向板卡上的8259中斷控制器的IN1引腳發(fā)出中斷指令,。通過8259中斷控制器向計算機內(nèi)的8259A的中斷引腳(這里設(shè)計為第5號中斷引腳)發(fā)出中斷指令。CPU響應(yīng)中斷請求,,執(zhí)行中斷程序,,對板卡上第2、3,、4,、5號通道進行數(shù)據(jù)采集,并把采集后的數(shù)據(jù)寫入文件,。
Abstract:
Key words :

1 引言

    該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用硬中斷方式,,通過對KH-9300板卡上的8254定時器和8259中斷控制器編程定時觸發(fā)中斷并對外部脈沖計數(shù),設(shè)計中每隔1 s采集1次數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)采集卡第0和1號通道采用串行方式并使用板卡上的內(nèi)部時鐘進行計時,第2,、3,、4、5號通道輸人外部計數(shù)脈沖計數(shù),。所有通道采用內(nèi)部門控信號,。當(dāng)串行的第0~1通道計數(shù)滿時,就向板卡上的8259中斷控制器的IN1引腳發(fā)出中斷指令,。通過8259中斷控制器向計算機內(nèi)的8259A的中斷引腳(這里設(shè)計為第5號中斷引腳)發(fā)出中斷指令,。CPU響應(yīng)中斷請求,執(zhí)行中斷程序,,對板卡上第2,、3、4,、5號通道進行數(shù)據(jù)采集,,并把采集后的數(shù)據(jù)寫入文件。

2 板卡及8254定時,、計數(shù)常數(shù)的設(shè)置
    時鐘跳線的設(shè)置:0號通道選內(nèi)部時鐘,,0和1兩通道級聯(lián),2~5號通道接外部脈沖,,選外部時鐘,。門控跳線設(shè)置為所有通道都選內(nèi)部門控;基地址設(shè)置為280H;中斷號設(shè)置為INT5(中斷向量號為13),;內(nèi)部時鐘頻率設(shè)置為2 MHz,。
    (1)定時常數(shù)的計算 定時系數(shù)=要求定時的時間/時鐘脈沖的周期。若定時的時間為1 s,,內(nèi)部時鐘頻率為2 MHz,。則時鐘脈沖的周期為1 s/2 MHz=0.5μs,定時系數(shù)為1s/0.5 μs=2×106=2 000 000,。由于8254定時計數(shù)器6個通道為16位減計數(shù)器,,每個通道計數(shù)值最大為216-1=65 535<2 000 000。所以必須采用2個通道計時,,設(shè)計中將第0通道和第1通道串聯(lián),。由2×106=1 000×2×103,則定時系數(shù):第0通道為2 000,,第1通道為1 000,。
    (2)計數(shù)通道的初始化 計數(shù)通道常數(shù)設(shè)置為最大值:FFFFH。最大計數(shù)頻率為65 535 Hz/s,。
    (3)計數(shù)累計脈沖量計算 計數(shù)累計脈沖量=FFFFH-計數(shù)器本次讀數(shù),。

3 用Turbo C編寫中斷服務(wù)程序的方法
    C語言中斷服務(wù)程序可由3部分實現(xiàn)。即編寫中斷服務(wù)程序,、安裝中斷服務(wù)程序,、激活中斷服務(wù)程序。

    (1)編寫中斷服務(wù)程序由于產(chǎn)生中斷時,,必須保留被中斷程序中斷時的一些現(xiàn)場數(shù)據(jù),,即保存斷點,這些值都在寄存器中,,以便恢復(fù)中斷時使這些值復(fù)原,。以繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。 Turbo C為此提供一種新的函數(shù)類型:inter-rupt,,它將保存由該類型函數(shù)所指寄存器的值,,而在退出該函數(shù)時,再復(fù)原這些寄存器的值,,因而用戶的中斷服務(wù)程序必須定義成該類型的函數(shù),,如中斷服務(wù)程序名為myp,則可將這個函數(shù)說明為:

    Void interrupt myp(unsigned bp,unsigned di,,unsigned si,,unsigned ds,unsigned es,,unsigned dx,,unsigned cx,,unsignedbx,unsigned ax,,unsiged ip,,unsigned cs,unsigned flags)
    小模式下程序只有1段,,在中斷服務(wù)程序中用戶可像用無符號整數(shù)變量一樣使用這些寄存器,。若中斷服務(wù)程序中不使用上述寄存器,則可不寫這些寄存器參數(shù),,而寫為:

 

  
    對于硬件中斷,,則在中斷服務(wù)程序結(jié)束前要將中斷結(jié)束命令字送至系統(tǒng)的中斷控制寄存器,其端口地址為0x20,,中斷結(jié)束命令字也為0x20,即outportb(0x20,0x20),。
    在中斷服務(wù)程序中,若不允許別的優(yōu)先級較高的中斷打斷它,,則要禁止中斷,,可用函數(shù)disable()來關(guān)閉中斷。若允許中斷,,則可用開中斷函數(shù)enable()來開啟中斷,。
    (2)安裝中斷服務(wù)程序定義中斷服務(wù)程序后,還需將這個函數(shù)的人口地址填人中斷向量表中,,以便產(chǎn)生中斷時程序能轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序去執(zhí)行,。為防止正在改寫中斷向量表時,又產(chǎn)生別的中斷而導(dǎo)致程序混亂,,可先關(guān)閉中斷,待改寫完成后,,再開啟中斷,。

  
    其中faddr是中斷服務(wù)程序的入口地址,其函數(shù)名代表入口地址,,而inum表示中斷類型號,,setvect()函數(shù)設(shè)置中斷向量,上述定義的install()函數(shù)將完成把中斷服務(wù)程序入口地址填入中斷向量inum中,。
    (3)中斷服務(wù)程序的激活對于硬件中斷,,在相應(yīng)的中斷請求線(IRQi,i=0,,1,,2,…,,7)產(chǎn)生一個由低到高的中斷請求電平,,這個過程必需由接口電路來實現(xiàn),,這個電平可用程序控制實現(xiàn),如發(fā)命令outportb(端口地址,,命令),。然后程序等待中斷,當(dāng)中斷產(chǎn)生時,,便去執(zhí)行中斷,。
    (4)恢復(fù)被修改的中斷向量為在主程序結(jié)束后,恢復(fù)原來的中斷向量以指向原中斷服務(wù)程序,,在主程序開始時,,存下原中斷向量的內(nèi)容,用getvect()實現(xiàn),,如j=(char*)getvect(0x1c),,這樣指針變量中將是0xlc中斷程序的入口地址,當(dāng)主程序結(jié)束時,,可恢復(fù)原來的中斷服務(wù)入口地址,,可用setvect(0x1c,i),,也可用install()函數(shù)再次安裝,。

4 程序設(shè)計
4.1 程序說明
    程序主要分為主程序和中斷處理子程序2部分。其中主要程序是采用 I/O接口的輸入輸出函數(shù)進行初始化,。包括設(shè)置KH-9300定時計數(shù)器8254和中斷控制器8259的工作方式,、初值、開中斷,、觸發(fā)方式,,對計算機的 8259開中斷等。在主程序的最后把采集的通道數(shù)據(jù)寫入文件,。而中斷處理子程序是由CPU在每次接到IRQ5中斷請求信號后立即執(zhí)行,,主要作用是把KH- 9300卡的第2、3,、4,、5號通道的計數(shù)值采集到程序的變量中。主程序和中斷處理子的程序流程分別如圖1,、圖2所示,。

4.2 編程注意事項
    (1)不要用任何DOS功能調(diào)用,避免DOS重入,。盡量避免使用與屏幕相關(guān),、檢查狀態(tài)、讀鍵盤及任何磁盤I/O子程序:避免使用浮點(實數(shù))運算,。中斷服務(wù)程序中所調(diào)用函數(shù)盡量是BIOS級庫函數(shù),;(2)中斷程序執(zhí)行的時間應(yīng)盡可能的短,。若 ISR中消耗時間過長,在完成一次運行前有可能被再次調(diào)用,,導(dǎo)致系統(tǒng)被掛起,。(3)控制變量可以是全局變量,也可通過寄存器變量傳遞給interrupt 函數(shù),;(4)若實時控制系統(tǒng)對中斷響應(yīng)速度要求較高,,可采用嵌入?yún)R編技術(shù)。

4.3 程序調(diào)試結(jié)果

    圖3為調(diào)試結(jié)果,。圖3中每1行后4個數(shù)據(jù)為每1 s所采集的4通道數(shù)據(jù),,第1列是第幾次采集,即第幾秒采集,,后4列是第2,、3、4,、5通道所采集的數(shù)據(jù),。因此采集的數(shù)據(jù)具有較高穩(wěn)定性。

 

5 結(jié)束語
    從程序調(diào)試數(shù)據(jù)可看出,,采集到的數(shù)據(jù)具有很高的穩(wěn)定性,。該系統(tǒng)可方便組成連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)或其他需要記錄脈沖的系統(tǒng)。同時利用Turbo C可方便的控制其端口和硬件中斷,。

 

 

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