中斷處理與時間管理(編輯修改稿)
2025-02-06 04:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 8 ）（ 9 ）（ 9 ）（ 1 0 ）（ 1 0 ） μC/OSⅡ 的時鐘節(jié)拍 ? 時鐘節(jié)拍 – 時鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷（時鐘中斷），可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動。 – 時鐘節(jié)拍是內(nèi)核的最小計(jì)時單位，它完成兩個功能： ? 一是累計(jì)時間， μC/OSⅡ 定義了 32位無符號整數(shù) OSTime來記錄系統(tǒng)啟動后時鐘節(jié)拍滴答的數(shù)目； ? 二是通過時鐘中斷來確定時間間隔，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的延時及確定任務(wù)超時。 – 時鐘節(jié)拍頻率取決于不同的應(yīng)用，一般以 10～ 100Hz為宜。時鐘節(jié)拍頻率越快，系統(tǒng)的額外開銷就越大，實(shí)際頻率取決于用戶程序的精度。 – μC/OSII中的時鐘節(jié)拍服務(wù)是通過在中斷服務(wù)子程序OSTickISR() 中調(diào)用時鐘節(jié)拍子程序 OSTimeTick() 實(shí)現(xiàn)的。 – 時鐘節(jié)拍計(jì)時的單位是 1個時鐘節(jié)拍，由于時鐘節(jié)拍計(jì)時存在抖動問題，所以計(jì)時的精度可能并不是一個時鐘節(jié)拍，只是在每個時鐘節(jié)拍中斷到來的時候作一次裁決而已。那么抖動對計(jì)時精度是如何影響的呢？下面將分三種情況討論說明。 μC/OSⅡ 的時鐘節(jié)拍 ?如圖 、 、 ，假設(shè)時鐘節(jié)拍每20ms發(fā)生一次，要求將任務(wù) A延時一個時鐘節(jié)拍即 20ms。 ?圖中陰影部分表示各個任務(wù)的運(yùn)行時間，由于程序中可能存在循環(huán)和條件語句，所以同一任務(wù)在不同時期的運(yùn)行時間的長短可能不同，時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序的運(yùn)行時間也不同。 ?為了更方便地說明問題，圖中的延時畫得有所夸大。 圖 將任務(wù)延遲一個時鐘節(jié)拍（第一種情況） 第一種情況，如圖 ，所有中斷和高優(yōu)先級的任務(wù)都超前于要求延時一個時鐘節(jié)拍的任務(wù) A運(yùn)行 2 0 m s時 鐘 中 斷時 鐘 節(jié) 拍 中 斷 服 務(wù) 子 程 序所 有 高 優(yōu) 先 級 的 任 務(wù)任 務(wù) A調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍t 1 t 2 t 31 5 m s 1 7 m s 2 3 m s圖 （第二種情況） 第二種情況，如圖 ，所有高優(yōu)先級的任務(wù)和中斷服務(wù)的執(zhí)行時間都小于 1個時鐘節(jié)拍。 2 0 m s時 鐘 中 斷時 鐘 節(jié) 拍 中 斷 服 務(wù) 子 程 序所 有 高 優(yōu) 先 級 的 任 務(wù)任 務(wù) A調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍t 1 t 2 t 32 0 m s6 m s 2 5 m s圖 （第三種情況） 第三種情況，如圖 ，中斷和所有高優(yōu)先級的運(yùn)行時間的總和大于 1個時鐘節(jié)拍。 2 0 m s時 鐘 中 斷時 鐘 節(jié) 拍 中 斷 服 務(wù) 子 程 序所 有 高 優(yōu) 先 級 的 任 務(wù)任 務(wù) A調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍調(diào) 用 時 間 函 數(shù) ，延 時 1 個 時 鐘 節(jié) 拍t 1 t 24 0 m s 2 7 m s?清楚地認(rèn)識 0到一個節(jié)拍之間的延時過程是非常重要的，如果用戶只想延時一個時鐘節(jié)拍，而實(shí)際上得到的往往不是一個時鐘節(jié)拍。即使用戶的處理器的負(fù)荷不是很重，這種情況依然是存在的。 ?為了保證足夠的精度，延時設(shè)計(jì)時最好多加一個時鐘節(jié)拍，例如要將任務(wù)延時 5個時鐘節(jié)拍，則應(yīng)該在程序中延時 6個。 時鐘節(jié)拍 ? 延時的抖動在所有的實(shí)時操作系統(tǒng)中都會存在，其根本原因可能在于： – 一是 CPU負(fù)荷太重； – 二是系統(tǒng)設(shè)計(jì)可能不正確。 ? 一般解決此類問題的方法主要有： – 提高時鐘節(jié)拍的頻率； – 提高 CPU微處理器的時鐘頻率； – 重新安排任務(wù)的優(yōu)先級； – 避免使用浮點(diǎn)運(yùn)算（如果非使用不可，盡量用單精度數(shù)）； – 使用能較好地優(yōu)化程序代碼的編譯器； – 時間要求苛刻的代碼用匯編語言寫； – 選擇處理速率更快的 CPU。 時鐘節(jié)拍程序 ?μC/OSII中的時鐘節(jié)拍服務(wù)是通過在時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序 OSTickISR()中調(diào)用節(jié)拍服務(wù)子程序 OSTimeTick()實(shí)現(xiàn)的，在OSTimeTick()中還會調(diào)用OSTimeTickHook()函數(shù)，即時鐘節(jié)拍用戶擴(kuò)展函數(shù)，該函數(shù)保留為用戶自己編寫，可以擴(kuò)展應(yīng)用。 時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序 ? 時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序的特點(diǎn)如下： – 每個時鐘中斷一次，由它調(diào)用節(jié)拍服務(wù)函
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