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随着计算机技术和微电子技术的高速发展,具有可靠性高、扩展性强、开发应用程序简单等优点的基于32位嵌入式处理器和嵌入式操作系统的具备通讯能力的嵌入式系统成为当前新的发展趋势之一。
采用变频控制技术的空调比采用传统控制技术的空调具有更好的节能性、舒适性,是空调产业发展的重点;现代的智能楼宇要求能集中对空调进行远程监控、远程维护。国内空调企业普遍采用基于8051系列等8位处理器的硬件平台、无操作系统的软件架构的开发模式,开发周期长、性能低、软件的复用性差、扩展性差,难以满足上述系统的开发要求,无法应对空调产业产品作为多种产品链状集成开发的特点以及快速更新的市场需求。
为了解决开发满足上述需求的系统所遇到的问题,本文设计并实现了一个具备通讯能力的空调室内机控制系统:通过将原8位处理器提升为32位ARM处理器改善了硬件性能和扩展性;通过使用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ取代无操作系统模式,将当前普遍采用的大循环软件结构转变成为以控制部件为单位,由操作系统独立调度的软件结构,简化了软件开发过程,提高了复用性和可靠性。
本文所做的主要工作可分为以下四个部分:
1.提出了具有与PC机通讯功能的空调的应用架构,设计了在新系统下空调室内机与PC机和室外机的通讯协议。
2.通过对当前各种处理器的比较选定了LPC2210处理器,给出了硬件平台主电路设计与外围电路设计方案,对主要模块的功能、结构、原理做了说明。
3.比较了常用嵌入式操作系统,分析了μC/OS-Ⅱ的主要特性,介绍了μC/OS-Ⅱ的移植步骤,建立了软件的交叉编译与调试环境。
4.将基于多任务的控制结构引入了空调控制软件,依据复用性和时间特性两个方面将控制功能划分到多个任务中,并给出了几个重要驱动程序与应用程序的具体设计与实现。
应用本系统的原型空调已经运转,它简化了空调企业的开发和维护,满足了智能建筑对空调集中控制的需求,具有较好的市场前景,是对空调信息化的一次成功的探索。