巨龍信息科學(xué)技術(shù)研究院講義(存儲(chǔ)版)
【正文】 調(diào)用名 功能描述 sc tcreate 創(chuàng)建一個(gè)具有優(yōu)先級(jí) ， 任務(wù)號(hào) ， 權(quán)限和任務(wù)代碼起始 地址的任務(wù) sctdelete 刪除用任務(wù) ID和優(yōu)先級(jí)指定的一個(gè)或多個(gè)任務(wù) sctsuspend 掛起用任務(wù) ID和優(yōu)先級(jí)指定的一個(gè)或多個(gè)任務(wù) sctresume 解掛用任務(wù) ID和優(yōu)先級(jí)指定的一個(gè)或多個(gè)任務(wù) sctpiority 改變指定任務(wù)的優(yōu)先級(jí) sctinquiry 查詢指定任務(wù)的狀態(tài) sclock 關(guān)調(diào)度 ， 使調(diào)度鎖加一 scunlock 開(kāi)調(diào)度 ， 使調(diào)度鎖減一 任務(wù)調(diào)度就是從就緒狀態(tài)的任務(wù)中 , 挑選一個(gè)任務(wù)到處理器上運(yùn)行 。 時(shí)間片大小的選擇對(duì)系統(tǒng)的有效操作是有影響的 ，時(shí)間片太大 ， 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法就沒(méi)有意義 ， 時(shí)間片太小 ， 任務(wù)切換過(guò)于頻繁 ， 處理器開(kāi)銷大 ， 真正用于運(yùn)行應(yīng)用程序的時(shí)間將會(huì)減小 。 這時(shí)創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)的 sc_tcreate調(diào)用指向一個(gè)相同的函數(shù)地址 。允許任務(wù)傳遞 32位的非 0消息。隊(duì)列的長(zhǎng)度相當(dāng)于該種資源的數(shù)目，它決定了有多少個(gè)任務(wù)能夠同時(shí)使用該種資源。初始值可以是 0～ 65535。 ? VRTXsa允許將互斥量創(chuàng)建成具有優(yōu)先級(jí)繼承的互斥量以避免優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的情況。 無(wú)需 VRTX 的介入而直接進(jìn)入 ISRs。 其優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)塊的分配和回收時(shí)間是確定的 , 因?yàn)椴粫?huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)碎片 , 因而也不需要做回收存儲(chǔ)碎片 , 進(jìn)行合并等工作 。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘單純地提供一個(gè)規(guī)則的脈沖序列 ， 脈沖之間的間隔可以作為系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)稱為時(shí)基 ， 時(shí)基的大小代表了實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度 ， 這個(gè)精度取決于系統(tǒng)的要求 。 RTOS及相關(guān)知識(shí) 一、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ) 二、實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件開(kāi)發(fā)方法 三、 RTOS特點(diǎn) 四、 RTOS舉例 五、高速路由器開(kāi)發(fā)工具選擇 為了首先滿足開(kāi)發(fā)周期短的要求，充分提高開(kāi)發(fā)效率，同時(shí)不以犧牲其它指標(biāo)為代價(jià)，在選擇軟件支持工具時(shí)必須在考慮了各種方案的優(yōu)劣后進(jìn)行必要的折中。 ? 選擇商業(yè) RTOS 隨著這些年來(lái) RTOS及其開(kāi)發(fā)工具的飛速發(fā)展 ， 精心選擇并且合理使用高性能的商業(yè) RTOS及其開(kāi)發(fā)工具也能夠完全滿足高速路由器的開(kāi)發(fā)需要 。 因此 ，要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件 ， 需要強(qiáng)有力的交叉開(kāi)發(fā)工具系統(tǒng)的支持 。 為了滿足這些挑戰(zhàn) ， 要求有一個(gè)合適的調(diào)試環(huán)境 ， 只有充分利用先進(jìn)的開(kāi)發(fā)工具 ， 才能取得很好的結(jié)果 。 但是 ， 所有具有軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)歷的人員都知道 ， 理解 、 消化開(kāi)放的源碼并用于某個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)是一項(xiàng)艱苦的工作 ， 如果沒(méi)有合適的調(diào)試手段 （ 而又恰恰是對(duì)于源碼普遍存在的事實(shí) ） ， 這一過(guò)程就更加漫長(zhǎng)而艱苦 。 并提供了用于任務(wù)和 ISR的系統(tǒng)調(diào)用 RTOS舉例 ? 1993年 , Microtec推出了世界上最先進(jìn)的第三代嵌入式集成交叉開(kāi)發(fā)系統(tǒng) Spectra。 為此 , VRTXsa提供了用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理和字符 I/O管理的系統(tǒng)調(diào)用 。 VRTXsa對(duì)這兩種內(nèi)存分配方法都提供了支持 , 它提供了 分區(qū) 和 堆 兩種內(nèi)存分配管理機(jī)制 。 當(dāng)中斷被觸發(fā)時(shí) ， 中斷處理程序就開(kāi)始運(yùn)行 。一個(gè)互斥量就是一個(gè)同步對(duì)象。 信號(hào)量 (Semaphore) ? VRTXsa為互斥提供計(jì)數(shù)信號(hào)量。（長(zhǎng)度為 1的隊(duì)列從邏輯上來(lái)說(shuō)就是一個(gè)郵箱）。 VRTXsa提供了 郵箱 、 隊(duì)列 、 事件組 、 信號(hào)量 和 互斥量 這五種機(jī)制 。 ? 不能夠返回到調(diào)用者 。 大多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核都是采用優(yōu)先級(jí) (priority)的調(diào)度算法 。 任務(wù)還可鎖住調(diào)度使其他任務(wù)搶占它 ， 以運(yùn)行其關(guān)鍵的臨界代碼區(qū) 。 VRTXsa的任務(wù)任務(wù)有激活和非激活兩種 。 VRTXsa的庫(kù)與應(yīng)用程序相連 , 且只有應(yīng)用使用到的功能才被裝入 。 ：可以很容易地將應(yīng)用專用的 、 系統(tǒng)級(jí)的軟件和 VRTXsa 結(jié)合起來(lái) 。 商業(yè) RTOS及其開(kāi)發(fā)工具包一般提供了良好的多任務(wù)調(diào)試環(huán)境 。 ?RTOS本身 ， 它的核心是 Real Time Kernel， 包括相關(guān)的函數(shù)庫(kù) 。 在非實(shí)時(shí)系統(tǒng)中一個(gè)瞬時(shí)錯(cuò)誤可以簡(jiǎn)單地通過(guò)重新引導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)解決 ，在多處理機(jī)非實(shí)時(shí)系統(tǒng)中一個(gè)處理機(jī)的失敗可能在修復(fù)或代替該處理機(jī)之前造成服務(wù)級(jí)別的降低 。 RTOS特點(diǎn) 確定性和響應(yīng)性共同構(gòu)成了對(duì)于外部事件的響應(yīng)時(shí)間。 RTOS特點(diǎn) ?響應(yīng)性 （ Responsiveness） ： 這是與確定性相關(guān)但是不同的特征 。 ?分布系統(tǒng)支持 (Distributed system support)： 微內(nèi)核適合于由分布操作系統(tǒng)控制的群集系統(tǒng) 。 微內(nèi)核組織的優(yōu)點(diǎn)： ?接口一致 (Uniform interface)： 所有進(jìn)程請(qǐng)求使用統(tǒng)一的接口 ， 進(jìn)程不需要區(qū)分內(nèi)核模式和用戶模式服務(wù) ，由于這些服務(wù)全部通過(guò)消息傳遞提供 。 ? 為了解決這些問(wèn)題 ， 引入了模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù) ， 特別是開(kāi)發(fā)了分層操作系統(tǒng) ( layered operation system)（ 如圖 ） ， 這里功能按照層次組織 ， 相互之間作用只能通過(guò)鄰接層 。 沒(méi)有必要分為兩個(gè)任務(wù) ， 應(yīng)該 使 高 優(yōu)先級(jí)的任務(wù) 直接 調(diào)用子程序即可 。 RTOS及其發(fā)展 ? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) IEEE實(shí)時(shí) UNIX分委會(huì)要求 RTOS及其發(fā)展 ? 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展 ，從支持 8位微處理器到 16位 、 32位甚至 64位 ， 從支持單一品種的微處理器芯片到支持多品種微處理器芯片 , 從只有實(shí)時(shí)內(nèi)核到除了內(nèi)核外還提供其他功能模塊如 :高速文件系統(tǒng) ， TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ， GUI系統(tǒng)等 。 需要對(duì)每一個(gè)共享資源互斥 只是通過(guò)改變輸出功能來(lái)改變機(jī)器的響應(yīng) ? 缺點(diǎn)： ? 按軟件結(jié)構(gòu)來(lái)分嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng) 單線程程序（ Singlethreaded program） （ 1） 循環(huán)輪詢系統(tǒng) (Polling Loop) （ 2） 有限狀態(tài)機(jī) （ Finit State Machine） 事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) :(EventDriven system) （ 1） 前后臺(tái)系統(tǒng) (Foreground/Background)又叫中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) （ 2） 實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng) (Multitasking或 Multithread Program Model) （ 3） 多處理機(jī)系統(tǒng) 循環(huán)輪詢系統(tǒng) (Polling Loop) ? 優(yōu)點(diǎn)： 衡量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性三個(gè)指標(biāo) ? 響應(yīng)時(shí)間 (Response Time): 是計(jì)算機(jī)識(shí)別一個(gè)外部事件到作出響應(yīng)的時(shí)間 , ? 生存時(shí)間 (Survival Time): 是數(shù)據(jù)有效等待時(shí)間 , 在這段時(shí)間里數(shù)據(jù)是有效的。 ? 嵌入式應(yīng)用：是一種計(jì)算機(jī)部件內(nèi)裝于專用設(shè)備 /系統(tǒng)的應(yīng)用。 有限的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 由于不可確定性 ） 對(duì)于大的應(yīng)用系統(tǒng) ， 難于調(diào)試 前后臺(tái)系統(tǒng) (Foreground/Background) 系統(tǒng)的性能： ? 中斷延遲時(shí)間 (Interrupt latency time) ? 響應(yīng)時(shí)
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