通過任務(wù)分割提高嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時性

1、通過任務(wù)分割提高嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時性多任務(wù)系統(tǒng)的執(zhí)行過程事實(shí)上就是一系列任在這5種狀態(tài)中循環(huán)流淌、輪番被內(nèi)核調(diào)度的過程。多任務(wù)運(yùn)行使cpu的利用率得到最大的發(fā)揮，并使應(yīng)用程序模塊化。1.2 嵌入式多任務(wù)實(shí)時系統(tǒng)rtos本質(zhì)上就是嵌入的實(shí)時內(nèi)核，它負(fù)責(zé)管理各個任務(wù)，或者說是為每上任務(wù)分配cpu時光，并且負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通信。實(shí)時內(nèi)核可分為可剝奪型和不同剝奪型兩類。因此，根據(jù)所用法內(nèi)核的不同，嵌入式實(shí)時系統(tǒng)也可分為兩類：用法不行剝奪型內(nèi)核的嵌入式實(shí)時系統(tǒng)和用法可剝奪型內(nèi)核的嵌入式實(shí)時系統(tǒng)。2 實(shí)時系統(tǒng)中的長任務(wù)問題2.1 長任務(wù)的定義在rtos中，長任務(wù)就是指囫圇任務(wù)的執(zhí)行時光較長，超出了rtos中其

2、它某一個或某幾個任務(wù)的實(shí)時要求容限，而對囫圇rtos 的實(shí)時性構(gòu)成威逼的那些任務(wù)。2.2 長任務(wù)對rtos的影響當(dāng)用法可剝奪型實(shí)時內(nèi)核時，長任務(wù)因?yàn)閳?zhí)行的時光較長，因而更簡單被高優(yōu)先級的任務(wù)打斷；一旦高優(yōu)先級的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的cpu用法權(quán)就被剝奪了，或者說任務(wù)被掛起了，那個高優(yōu)先級的任務(wù)立即得到了cpu的控制權(quán)。這樣會浮現(xiàn)兩個問題：一是長任務(wù)可能在一次執(zhí)行的過程中被頻敏打斷，長時光得不到一次完整的執(zhí)行；二是長任務(wù)被打斷時，可能要保存大量的現(xiàn)場信息，其目的是為了保證在高優(yōu)先級的任務(wù)執(zhí)行完返回后，長任務(wù)能得以繼續(xù)執(zhí)行。然而，這樣做要占用一定的系統(tǒng)資源，同時保存現(xiàn)場本身也是要占用cpu時

3、光的，因此，實(shí)時性也會下降。當(dāng)用法不行剝奪型實(shí)時內(nèi)核時，長任務(wù)對rtos的影響更為顯然，由于在這種內(nèi)核中，任務(wù)級響應(yīng)時光取決于最長的任務(wù)執(zhí)行時光。這也就是說因?yàn)殚L任務(wù)的存在，任務(wù)級的響應(yīng)時光要變長。其結(jié)果是cpu長時光停歇在長任務(wù)中，其它的任務(wù)得不到實(shí)時的響應(yīng)，甚至于根本得不到執(zhí)行，系統(tǒng)的實(shí)時性勢須要下降。總之，無論是用法可剝奪型內(nèi)核，還是用法不行剝奪型內(nèi)核，長任務(wù)都會對rtos構(gòu)成嚴(yán)峻的威逼。3 長任務(wù)問題的解決解決長任務(wù)問題最有效的途徑是舉行任務(wù)分割。所謂任務(wù)分割指將影響系統(tǒng)實(shí)時性的長任務(wù)分割成若干個小任務(wù)。這樣單個任務(wù)的執(zhí)行時光變短，系統(tǒng)的任務(wù)級響應(yīng)時光變短，實(shí)時性提高。3.1 對rto

4、s的分析與計算固然，長任務(wù)的分割必需結(jié)合系統(tǒng)中所用法的內(nèi)核，以及各任務(wù)對實(shí)時性的要求狀況，舉行須要的分析計算，才干保證分割的合理性和有效懷，詳細(xì)的步驟如下：分析系統(tǒng)共有多少個任務(wù)，這些任務(wù)對實(shí)時性的要求有多高，求出各個任務(wù)所要求的最小執(zhí)行頻率 f1，f2，f3fn。計算目前各任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行時光t1，t2，t3tn。確定系統(tǒng)中的長任務(wù)假如max(t1,t2,t3tn)min（1/f1,1/f2，1/f31/fn）則此系統(tǒng)中不存在長任務(wù)。假如max(t1,t2,t3tn)>min(1/f1,1/f2,1/f31/fn)則存在長任務(wù)，而且執(zhí)行時光為max（t1,t2,t3tn）的那個任務(wù)就是要找的長任務(wù)。分析此長任務(wù)是否需要分割分析一下是什么緣由導(dǎo)致執(zhí)行的時光過長，這個時光還能夠通過程序的優(yōu)化來縮短？假如能，則不需要舉行任務(wù)分割；否則要對這個長任務(wù)舉行分割。3.2 任務(wù)分割常用的任務(wù)分割的辦法有以下兩種：將長任務(wù)按功能分為若干個小模塊，每一個模塊構(gòu)成一個小任務(wù)，每個小任務(wù)執(zhí)行一個相對自立的功能，且要保證執(zhí)行時光t4 實(shí)例分析4.1 系統(tǒng)介紹在此，系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)是基于mc68hc908gp32系統(tǒng)的，用其一般i/o口作為矩陣式鍵盤的輸入輸出引腳；軟件基礎(chǔ)是在mc68