隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)開發(fā)的理念也在不斷更新：逐步采用高性能的16/32位單片機(jī)，采用C、JAVA等高級語言編程，采用RTOS及其平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)已經(jīng)成為一種趨勢。
　　分時(shí)操作系統(tǒng)概述
　　分時(shí)操作系統(tǒng)把CPU的時(shí)間劃分成長短基本相同的時(shí)間區(qū)間，即“時(shí)間片”，操作系統(tǒng)輪流分配給各個(gè)作業(yè)使用。某個(gè)作業(yè)在時(shí)間片結(jié)束完成，該作業(yè)將被掛起，等待下一輪循環(huán)再繼續(xù)做。分時(shí)操作系統(tǒng)主要具有以下3個(gè)特點(diǎn)：多路性，用戶通過各自的終端，可以同時(shí)使用一個(gè)系統(tǒng)。及時(shí)性，用戶提出的各種要求，能在較短或可容忍的時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)和處理。獨(dú)占性，在分時(shí)系統(tǒng)中，雖然允許多個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)CPU，但用戶之間操作獨(dú)立，互不干涉。
　　分時(shí)操作系統(tǒng)主要是針對小型機(jī)以上的計(jì)算機(jī)提出的。一般而言，MPU驅(qū)動(dòng)的通用計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對每一臺(tái)的最終具體應(yīng)用都是不得而知的，因此，在價(jià)格允許的情況下，硬件設(shè)計(jì)務(wù)求CPU時(shí)鐘盡可能的快；計(jì)算及管理能力盡可能的強(qiáng)；程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量盡可能的大；各種計(jì)算機(jī)外設(shè)的配接盡可能的詳盡等等。特別是采用分時(shí)操作系統(tǒng)的機(jī)器，因?yàn)槭且粰C(jī)多用戶的管理系統(tǒng)，它的要求就更高了。相對而言，MCU是一個(gè)單片集成系統(tǒng)，它將這些計(jì)算機(jī)所需的外設(shè)，諸如程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、端口以及有關(guān)的子系統(tǒng)集成到一片芯片上。從硬件上，單片機(jī)系統(tǒng)與采用分時(shí)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是無法比擬的。但是，在單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員清楚其最終具體應(yīng)用，它的使用環(huán)境相對是單一固定的。所控制過程的可預(yù)見性為分時(shí)系統(tǒng)思想的實(shí)現(xiàn)提供了可能性。具體就是：雖然單片機(jī)的CPU速度較低，但其任務(wù)是可預(yù)見的，這樣作業(yè)調(diào)度將變得簡單而無須占用很多的CPU時(shí)間，同時(shí)“時(shí)間片”的設(shè)計(jì)是具體而有針對性的，因此可變得很有效。
　　分時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
　　系統(tǒng)硬件及原理
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)涉及單片機(jī)通信以及顯示的漏電流智能監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
　　
　　圖1 漏電流智能監(jiān)測系統(tǒng)框圖
　　本系統(tǒng)用在低壓電網(wǎng)中負(fù)責(zé)監(jiān)測線路的漏電流，系統(tǒng)中智能采集單元負(fù)責(zé)采集線路的漏電流，通過串行總線與主控單片機(jī)通信，上傳線路參數(shù)值。主控單片機(jī)輪詢各線路，實(shí)時(shí)顯示漏電流值，當(dāng)線路漏電流超過設(shè)定值時(shí)，在EEPROM中記錄漏電流的各項(xiàng)參數(shù)和發(fā)生的時(shí)刻，通過鍵盤顯示可以查詢以往線路的情況。由圖1可知：各智能采集模塊共用一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，因?yàn)椴还軓某杀镜慕嵌冗€是從方便角度考慮，都不可能給每個(gè)采集模塊配置一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。采用傳統(tǒng)的編程方法時(shí)存在一個(gè)問題：當(dāng)智能采集模塊有多路時(shí)，數(shù)據(jù)上傳后需要顯示該路數(shù)據(jù)，顯示時(shí)間不宜太短，下一路數(shù)據(jù)的顯示便出現(xiàn)延遲。線路的路數(shù)越多，編號靠后的線路的時(shí)間延遲越嚴(yán)重，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性變得很差。因此傳統(tǒng)的編程方法不符合實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)了分時(shí)操作系統(tǒng)解決此問題。
　　分時(shí)操作的實(shí)現(xiàn)
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先劃分了一塊暫存參數(shù)的RAM，RAM區(qū)的大小跟需要監(jiān)測線路的多少有關(guān)，其分配情況如圖2所示，每一路參數(shù)都設(shè)置多組參數(shù)存貯，防止參數(shù)未讀取就被刷新。每一組的參數(shù)包括漏電流大小、漏電標(biāo)志位、線路的編號和發(fā)生的時(shí)間。
　　
　　圖2 暫存RAM分配圖
　　要合理的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)分時(shí)系統(tǒng)必需要有合理的調(diào)度機(jī)制，完善的調(diào)度機(jī)制由調(diào)度指針和調(diào)度表組成。系統(tǒng)的調(diào)度就是“路任務(wù)”的調(diào)度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中按各線路智能采集模塊把系統(tǒng)劃分為N個(gè)“路任務(wù)”， “路任務(wù)”的執(zhí)行順序固定不變，從第一路任務(wù)到第N路，再從頭返回第一路，如此循環(huán)往復(fù)。相對應(yīng)的“路”調(diào)度指針還應(yīng)構(gòu)造“路”調(diào)度表?！奥贰闭{(diào)度表每一項(xiàng)表示各“路”程序入口地址及跳轉(zhuǎn)指令。以MCS-51單片機(jī)為例，采用AJMP addr11作為每一項(xiàng)的內(nèi)容，則調(diào)度表的每一表項(xiàng)占2個(gè)字節(jié)；當(dāng)程序較長超過2K字節(jié)，則采用LJMP addr16作為每一項(xiàng)內(nèi)容，占3個(gè)字節(jié)。所設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)共有多少“路任務(wù)”，該調(diào)度表就有多少項(xiàng)數(shù)。調(diào)度指針為1個(gè)字節(jié)的整數(shù)變量。調(diào)度指針與調(diào)度表的聯(lián)系是通過指令JMP @A+DPTR實(shí)現(xiàn)的。DPTR中是調(diào)度表的首地址。累加器A中的內(nèi)容是調(diào)度指針的整數(shù)倍，若表項(xiàng)內(nèi)容是AJMP addr11，則A的值為調(diào)度指針乘2；若表項(xiàng)內(nèi)容是LJMP addr16，則A的值為調(diào)度指針乘3。