基于RTOS与DSPs的微机保护装置

1　引言

　　我国电力系统的型得到迅速发展，已在电力系统得到了广泛应用。从早期的8位机，到现在16/32位机，性能得到了提高，运算能力也大大加强了。

　　的性能及其可靠性取决于软、硬件，因此软件的编写和硬件的选择是一项关键性的工作。我们在编写软件时，通常先画好流程图，然后按着流程图来编程，一般是一个无限循环，循环中调用相应的函数(子程序)完成相应的操作(称为后台行为或任务级);用中断来处理随机事件(称为前台行为或中断级)。程序流程如图1所示。任务的响应时间取决于后台循环执行的时间(在不同的状态或运行方式下，执行时间不同)，程序经过某一点的时间不能确定，程序修改了，循环时序就受到影响。这种编程方法，使得程序开发周期长，修改困难，任何一处受到破坏，就会死机。在8位机时代，还不算明显，随着16/32位机的使用及系统复杂性的增加，表现的越来越明显了。这种传统的前台/后台程序开发机制已不能满足日益复杂和多样化的的应用需求，采用来开发微机保护应用程序，现已成为开发人员的发展方向。

　　目前运行的微机保护大多数为16位单片机，对于常规的保护其性能基本能满足。但16位单片机往往受到运算速度等因素的影响，不易实现更复杂的算法和更高采样速率。随着微电子和半导体技术的发展，已运用在了众多领域。由于的强大数字信号处理能力，越来越受到开发人员的青睐。

　　2　关于(Real Time Operating System)实时操作系统

　　实时操作系统是一段在系统启动后，首先执行的背景程序。用户的应用程序是运行于之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源管理、消息管理、任务调度，异常处理等工作。实时多任务内核是RTOS的关键部分，基本功能包括任务管理、定时器管理、存储管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理等。RTOS与其它OS相比主要特征是规模小、可裁剪、微内核。

　　在RTOS机制下开发多任务程序，CPU的运行时间被划分为许多小的时间片，RTOS按照某种调度算法分别分配给不同的任务，多个任务分别在自己的时间片内访问CPU，达到微观上轮流运行，宏观上并发运行的多任务效果。程序流程如图2所示。

　　任务是单线程序列指令形成的一个无限循环，它有五种状态：休眠、就绪、运行、等待和中断。实时内核是通过任务控制块(TCB)来管理任务的。程序调用内核服务创建任务，并在任务中分配一个任务控制块，进行初始化，使任务进入就绪状态。实时内核以事件为基础，根据任务执行的状态，对任务进行切换，状态也随之变化。在实时任务中，内存中存在多个任务控制模块，以及各个任务独立的私有堆栈。

　　任务进行切换，首先要保存CPU寄存器内容到当前任务的任务控制块中，然后从新任务的任务控制块装载堆栈指针，并将新任务的上下文装载到CPU寄存器中，这样就从一个任务切换到另一个任务运行。