通過任務(wù)分割提高嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性
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3.1 對(duì)RTOS的分析與計(jì)算
當(dāng)然，長(zhǎng)任務(wù)的分割必須結(jié)合系統(tǒng)中所使用的內(nèi)核，以及各任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求情況，進(jìn)行必要的分析計(jì)算，才能保證分割的合理性和有效懷，具體的步驟如下：
①分析系統(tǒng)共有多少個(gè)任務(wù)，這些任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求有多高，求出各個(gè)任務(wù)所要求的最小執(zhí)行頻率f1，f2，f3……fn。
②計(jì)算目前各任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間t1，t2，t3……tn。
③確定系統(tǒng)中的長(zhǎng)任務(wù)
如果max(t1,t2,t3……tn)≤min（1/f1,1/f2，1/f3……1/fn）
則此系統(tǒng)中不存在長(zhǎng)任務(wù)。
如果max(t1,t2,t3……tn)>min(1/f1,1/f2,1/f3……1/fn)
則存在長(zhǎng)任務(wù)，而且執(zhí)行時(shí)間為max（t1,t2,t3……tn）的那個(gè)任務(wù)就是要找的長(zhǎng)任務(wù)。
④分析此長(zhǎng)任務(wù)是否需要分割
分析一下是什么原因?qū)е聢?zhí)行的時(shí)間過長(zhǎng)，這個(gè)時(shí)間還能夠通過程序的優(yōu)化來縮短？如果能，則不需要進(jìn)行任務(wù)分割；否則要對(duì)這個(gè)長(zhǎng)任務(wù)進(jìn)行分割。
3.2 任務(wù)分割
常用的任務(wù)分割的方法有以下兩種：
①將長(zhǎng)任務(wù)按功能分為若干個(gè)小模塊，每一個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)小任務(wù)，每個(gè)小任務(wù)執(zhí)行一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能，且要保證執(zhí)行時(shí)間tmin（1/f1,1/f2,1/f3……1/fn）。各個(gè)任務(wù)被內(nèi)核順序調(diào)用，合起來完成整個(gè)任務(wù)的功能。
②有的長(zhǎng)任務(wù)比較特殊，例如鍵盤任務(wù)和動(dòng)態(tài) LED顯示任務(wù)，很難按照方法1所說的把它分成若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的小模塊。這時(shí)，一般是按照方便保存現(xiàn)場(chǎng)信息原則，強(qiáng)制將其分割成若干個(gè)小任務(wù)，每個(gè)任務(wù)在min(1/f1,1/f2,1/f3……1/fn)時(shí)間內(nèi)主動(dòng)保存現(xiàn)場(chǎng)信息、放棄CPU的控制權(quán)，等到再次被內(nèi)核調(diào)度時(shí)繼續(xù)執(zhí)行。
這種分割方法相對(duì)復(fù)雜，各任務(wù)之間界限不是很明顯，看似未經(jīng)分割，但實(shí)際上它確實(shí)是由多次任務(wù)中斷來完成。下面就以這種分割方法為例具體說明。
4 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單片機(jī)系統(tǒng)的，用其普通I/O口作為矩陣式鍵盤的輸入輸出引腳；軟件基礎(chǔ)是在MC68HC908GP32中運(yùn)行 Motorola公司的Joanne Santangeli編寫的基于時(shí)間片的不可剝奪的實(shí)時(shí)內(nèi)核，如圖2所示。
此內(nèi)核主要是利用微控制器內(nèi)部的時(shí)間模塊產(chǎn)生恒定的實(shí)時(shí)中斷，將CPU的運(yùn)行時(shí)間分成一個(gè)個(gè)時(shí)間片。內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度工作都是在時(shí)間片的開始階段完成的，而每個(gè)任務(wù)都必須在單個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成。
在這個(gè)內(nèi)核中，每0.5ms發(fā)生1次時(shí)鐘中斷，而每10次時(shí)鐘中斷組成了1個(gè)時(shí)間片（5ms）。任務(wù)1的優(yōu) 先級(jí)最高，每2個(gè)時(shí)間片（10ms）會(huì)執(zhí)行1次，任務(wù)2每4個(gè)時(shí)間片（20ms）執(zhí)行1次，優(yōu)先級(jí)最低的任務(wù)6則每64個(gè)時(shí)間片（320ms）會(huì)執(zhí)行1次。
4.2 系統(tǒng)中的鍵盤任務(wù)問題
在單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤主要用于輸入數(shù)據(jù)、代碼和命令，因此系統(tǒng)必須循環(huán)不停地掃描掃描；一是有鍵波按下，CPU立即做出響應(yīng)。鍵盤任務(wù)子程序也是根據(jù)這個(gè)要求而設(shè)計(jì)的。一般有兩種處理方式：一是中斷方式，二是查詢方式。從有鍵按下時(shí)開始，到按鍵釋放并轉(zhuǎn)相應(yīng)子程序而終止。該任務(wù)被內(nèi)核調(diào)度的情況如圖3所示。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
評(píng)論