CN102097739A - 激光器控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光器控制系统，包括微控制器、分别与微控制器连接的串行接口、ADC转换器、DAC转换器和显示器；微处理器上运行UC/OS-II操作系统，用于进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，微处理器设定了所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，通过UC/OS-II操作系统查询是否有向系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行系统监控任务，否则按照优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。上述系统能提高响应速度及稳定性。此外，还提供一种激光器控制方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及激光器控制技术，尤其涉及一种激光器控制系统及控制方法。
【背景技术】
传统的激光器的电流控制系统通常采用单片机微处理器，而软件系统则采用前后台设计方法。普通的单片机未处理器的主频率较低，采样速度很慢，并且，传统的这种激光器控制系统采用多次采集电流值求平均值的方法，每次调节电流时间很长，响应速度慢。此外，传统的这种激光器控制系统在控制的某一个环节出错都会导致整个系统崩溃甚至死机，因此稳定性不高。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能提高响应速度和稳定性的激光器控制系统。
一种激光器控制系统，包括微控制器、分别与所述微控制器连接的串行接口、ADC转换器、DAC转换器和显示器；
所述串行接口用于接收用户设定的电流值，并将所述设定的电流值输入到所述微处理器；
所述ADC转换器用于采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器；
所述微控制器用于对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器；
所述DAC转换器用于将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出；
所述微处理器上运行UC/OS-II操作系统，用于进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，所述微处理器设定了所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，通过UC/OS-II操作系统查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
优选的，所述优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务；若UC/OS-II操作系统查询到没有向所述系统监控任务发送消息的任务时，则所述系统监控任务进入挂起态，按照所述优先级的高低顺序进行任务调度。
优选的，所述微处理器通过UC/OS-II操作系统中的中断程序调度串行接口设定电流值任务，当串行接口接收到用户设定的电流值时，中断程序占据微处理器的使用权进行电流值的设定。
优选的，所述微处理器为ARM7微处理器。
此外，还有必要提供一种能提高响应速度和稳定性的激光器控制方法。
一种激光器控制方法，包括以下步骤：
通过串行接口接收用户设定的电流值，将设定的电流值输入到微处理器进行处理；
通过ADC转换器采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器；
通过所述微控制器对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器；
通过所述DAC转换器将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出；
通过所述微处理器运行UC/OS-II操作系统，进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，设定所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
优选的，所述优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务；若UC/OS-II操作系统查询到没有向所述系统监控任务发送消息的任务时，则所述系统监控任务进入挂起态，按照所述优先级的高低顺序进行任务调度。
优选的，所述按照所述优先级的高低顺序进行任务调度的步骤为：
在系统监控任务未收到消息时，按所述优先级的高低顺序调度显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务，显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务进入运行态，在显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务执行完毕时，向所述系统监控任务发送消息，所述系统监控任务进入运行态，显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务进入挂起态。
优选的，通过UC/OS-II操作系统中的中断程序调度串行接口设定电流值任务，当串行接口接收到用户设定的电流值时，中断程序占据微处理器的使用权进行电流值的设定。
优选的，所述微处理器为ARM7微处理器。
上述激光器控制系统及控制方法，通过串行接口接收设定的电流值，微处理器处理设定的电流值，并通过UC/OS-II操作系统按照任务优先级进行任务调度，能提高电流调节的响应速度，并能提高系统的稳定性。
【附图说明】
图1为一个实施例中的激光器控制系统的结构示意图；
图2为一个实施例中的激光器控制方法的流程图。
【具体实施方式】
图1示出了一个实施例中的激光器控制系统，该系统包括微处理器、分别与微处理器连接的串行接口、ADC转换器(模数转换器)、DAC转换器(数模转换器)和显示器。其中：
串行接口用于接收用户设定的电流值，并将设定的电流值输入到微处理器10进行处理。
ADC转换器用于采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器。
微控制器用于对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器。
DAC转换器用于将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出。
显示器用于显示电流信息。
该实施例中，微处理器上运行UC/OS-II操作系统(一种实时操作系统)，用于进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，微处理器设定了系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，通过UC/OS-II操作系统查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
UC/OS-II操作系统是占先式操作系统，其任务调度按照任务的优先级进行调度的。在一个实施例中，微处理器设定系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务。串行接口设定电流值任务则放在中断程序中进行。
系统监控任务是用来监控其他任务的，即监控显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务及DAC转换器的转换任务是否正常运行，若任务在执行过程中出现差错，系统监控任务可以按照预先设定的方式对其进行处理，使得出现差错的任务恢复正常，从而提高了系统运行的稳定性。由于系统监控任务对系统安全运行比较重要，并且实时性要求较高，因此设定系统监控任务的优先级最高。
根据UC/OS-II操作系统的调度规则，最先调度优先级最高的任务，即系统监控任务进入运行态，查询是否有其它任务向系统监控任务发送消息，即其他任务是否出现差错，若是，则系统监控任务对相应出现差错的任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，按照优先级的高低顺序，显示器的显示任务从就绪态进入运行态，即显示电流信息。当显示器的显示任务执行完时，向系统监控任务发送消息，显示器的显示任务转为挂起态，而系统监控任务再次进入到运行态。
系统监控任务继续监控其它任务是否正常执行，若有任务出现差错，则对相应任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，按照优先级的高低，ADC转换器的转换任务从就绪态进入运行态，即将模拟的电流信号转换为数字电流信号，执行完毕时，ADC转换器的转换任务再转入到挂起态，向系统监控任务发送消息，系统监控任务再次进入到运行态。
系统监控任务继续监控其它任务是否正常执行，若有任务出现差错，则对相应任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，DAC转换器的转换任务从就绪态进入到运行态，在任务要执行完时，向系统监控任务发送消息，DAC转换器的转换任务转入到挂起态，系统监控任务得到消息后再进入到运行态，继续监控其它任务是否正常执行，如此反复。
当串行接口接收设定的电流值时，系统进入中断，通过终端程序将占据微处理器的使用权进行电流值的设定，在退出中断时，重新按照设定的任务优先级进行任务调度。
在一个实施例中，微处理器是ARM7微处理器，优选为LPC2148芯片。LPC2148具有RAM大、指定吞吐量高、主频率高等特点，因此响应速度快，稳定性高。
在一个实施例中，ADC转换器可采用ADC122S101芯片，DAC转换器可采用DAC121S101芯片。
在一个实施例中，显示器为LCD显示器。
图2示出了一个实施例中的激光器控制方法流程，具体过程如下：
在步骤S102中，通过串行接口接收用户设定的电流值，将设定的电流值输入到微处理器进行处理。
在步骤S104中，通过ADC转换器采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器。
在步骤S106中，通过所述微控制器对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器。
在步骤S108中，通过所述DAC转换器将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出。
在该实施例中，通过所述微处理器运行UC/OS-II操作系统，进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，设定所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
UC/OS-II操作系统是占先式操作系统，其任务调度按照任务的优先级进行调度的。在一个实施例中，微处理器设定系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务。串行接口设定电流值任务则放在中断程序中进行。
系统监控任务是用来监控其他任务的，即监控显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务及DAC转换器的转换任务是否正常运行，若任务在执行过程中出现差错，系统监控任务可以按照预先设定的方式对其进行处理，使得出现差错的任务恢复正常，从而提高了系统运行的稳定性。由于系统监控任务对系统安全运行比较重要，并且实时性要求较高，因此设定系统监控任务的优先级最高。
根据UC/OS-II操作系统的调度规则，最先调度优先级最高的任务，即系统监控任务进入运行态，查询是否有其它任务向系统监控任务发送消息，即其他任务是否出现差错，若是，则系统监控任务对相应出现差错的任务进行处理，在系统监控任务未收到消息时，按优先级的高低顺序调度相应任务，相应任务进入运行态，在相应任务执行完毕时，向所述系统监控任务发送消息，所述系统监控任务进入运行态，相应任务进入挂起态。
在一个实施例中，系统监控任务进入运行态，查询是否有其它任务向系统监控任务发送消息，即其他任务是否出现差错，若是，则系统监控任务对相应出现差错的任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，按照优先级的高低顺序，显示器的显示任务从就绪态进入运行态，即显示电流信息。当显示器的显示任务执行完时，向系统监控任务发送消息，显示器的显示任务转为挂起态，而系统监控任务再次进入到运行态。
系统监控任务继续监控其它任务是否正常执行，若有任务出现差错，则对相应任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，按照优先级的高低，ADC转换器的转换任务从就绪态进入运行态，即将模拟的电流信号转换为数字电流信号，执行完毕时，ADC转换器的转换任务再转入到挂起态，向系统监控任务发送消息，系统监控任务再次进入到运行态。
系统监控任务继续监控其它任务是否正常执行，若有任务出现差错，则对相应任务进行处理，如果没有，则系统监控任务进入挂起态，DAC转换器的转换任务从就绪态进入到运行态，在任务要执行完时，向系统监控任务发送消息，DAC转换器的转换任务转入到挂起态，系统监控任务得到消息后再进入到运行态，继续监控其它任务是否正常执行，如此反复。
当串行接口接收设定的电流值时，系统进入中断，通过终端程序将占据微处理器的使用权进行电流值的设定，在退出中断时，重新按照设定的任务优先级进行任务调度。
在一个实施例中，微处理器是ARM7微处理器，优选为LPC2148芯片。LPC2148具有RAM大、指定吞吐量高、主频率高等特点，因此响应速度快，稳定性高。
在一个实施例中，ADC转换器可采用ADC122S101芯片，DAC转换器可采用DAC121S101芯片。
在一个实施例中，显示器为LCD显示器。
上述激光器控制系统及控制方法，通过串行接口接收设定的电流值，微处理器处理设定的电流值，并通过UC/OS-II操作系统按照任务优先级进行任务调度，能提高电流调节的响应速度，并能提高系统的稳定性。
通过系统监控任务可以监控其他任务是否正常运行，若其他任务出现差错，能够进行处理，响应及时，而在正常运行的情况下，系统监控任务处于挂起态，按照优先级调度其它任务，因此系统能够稳定运行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种激光器控制系统，其特征在于，包括微控制器、分别与所述微控制器连接的串行接口、ADC转换器、DAC转换器和显示器；
所述串行接口用于接收用户设定的电流值，并将所述设定的电流值输入到所述微处理器；
所述ADC转换器用于采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器；
所述微控制器用于对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器；
所述DAC转换器用于将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出；
所述微处理器上运行UC/OS-II操作系统，用于进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，所述微处理器设定了所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，通过UC/OS-II操作系统查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
2.根据权利要求1所述的激光器控制系统，其特征在于，所述优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务；若UC/OS-II操作系统查询到没有向所述系统监控任务发送消息的任务时，则所述系统监控任务进入挂起态，按照所述优先级的高低顺序进行任务调度。
3.根据权利要求1所述的激光器控制系统，其特征在于，所述微处理器通过UC/OS-II操作系统中的中断程序调度串行接口设定电流值任务，当串行接口接收到用户设定的电流值时，中断程序占据微处理器的使用权进行电流值的设定。
4.根据权利要求1所述的激光器控制系统，其特征在于，所述微处理器为ARM7微处理器。
5.一种激光器控制方法，包括以下步骤：
通过串行接口接收用户设定的电流值，将设定的电流值输入到微处理器进行处理；
通过ADC转换器采集模拟的电流信号，将所述模拟的电流信号转换为数字电流信号，并将所述数字电流信号输入到所述微控制器；
通过所述微控制器对所述数字电流信号进行调节，并将调节后的数字电流信号输入到所述DAC转换器；
通过所述DAC转换器将调节后的数字电流信号转换为模拟电流信号输出；
通过所述微处理器运行UC/OS-II操作系统，进行系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务及串行接口设定电流值任务的调度，设定所述系统监控任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务和显示器的显示任务的优先级，查询是否有向所述系统监控任务发送消息的任务，若是，则运行所述系统监控任务，否则按照所述优先级进行ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务、显示器的显示任务的调度。
6.根据权利要求5所述的激光器控制方法，其特征在于，所述优先级的高低顺序为：系统监控任务、显示器的显示任务、ADC转换器的转换任务、DAC转换器的转换任务；若UC/OS-II操作系统查询到没有向所述系统监控任务发送消息的任务时，则所述系统监控任务进入挂起态，按照所述优先级的高低顺序进行任务调度。
7.根据权利要求6所述的激光器控制方法，其特征在于，所述按照所述优先级的高低顺序进行任务调度的步骤为：
在系统监控任务未收到消息时，按所述优先级的高低顺序调度显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务，显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务进入运行态，在显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务执行完毕时，向所述系统监控任务发送消息，所述系统监控任务进入运行态，显示器的显示任务或ADC转换器的转换任务或DAC转换器的转换任务进入挂起态。
8.根据权利要求5所述的激光器控制方法，其特征在于，通过UC/OS-II操作系统中的中断程序调度串行接口设定电流值任务，当串行接口接收到用户设定的电流值时，中断程序占据微处理器的使用权进行电流值的设定。
9.根据权利要求5所述的激光器控制方法，其特征在于，所述微处理器为ARM7微处理器。
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