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rtosucos-ii原理及應(yīng)用-資料下載頁

2025-05-07 18:12本頁面
  

【正文】 uspend......),即使是已開始運(yùn)行的 Task 也未必一直占有CPU?!叭蝿?wù) ”的三個(gè)基本特性:動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性、并發(fā)行page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 86*補(bǔ)充: 1 任務(wù)的特性n 任務(wù)的獨(dú)立性216。 應(yīng)用系統(tǒng)中的 Task之間在功能上可能有從屬關(guān)系,但在形式結(jié)構(gòu)上都是平等的。 RTOS下的各任務(wù)都可以認(rèn)為 CPU是自己獨(dú)占的。216。 Task間的數(shù)據(jù)交互必經(jīng)由操作系統(tǒng)采用各種 “通信 ”的機(jī)制實(shí)現(xiàn)。任務(wù)的獨(dú)立性表現(xiàn)為各個(gè)任務(wù)形式結(jié)構(gòu)上的平等性和任務(wù)間信息傳遞的非直接性。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 87*補(bǔ)充: 1 任務(wù)的特性n 任務(wù)的并發(fā)性216。 應(yīng)用系統(tǒng)中的多個(gè) Task 宏觀上都在運(yùn)行,但微觀上不是同時(shí)運(yùn)行,這種并發(fā)是 “偽并發(fā) ”。216。 哪一個(gè) Task 占有 CPU 由 RTOS 按照優(yōu)先級(jí)和就緒狀態(tài)剝奪式調(diào)度。任務(wù)的獨(dú)立性表現(xiàn)為各個(gè)任務(wù)形式結(jié)構(gòu)上的平等性和任務(wù)間信息傳遞的非直接性。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 88*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 89*補(bǔ)充: 2 任務(wù)的劃分目標(biāo)n設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)時(shí) Task 的劃分可以有多種方案。n主要依據(jù):系統(tǒng)的組成和實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)。n任務(wù)劃分的目標(biāo)和要考慮的主要因素:216。 實(shí)時(shí)性。216。 任務(wù)數(shù)的合理性。216。 目標(biāo)系統(tǒng)軟件的簡(jiǎn)便清晰性。216。 降低系統(tǒng)對(duì)軟硬件資源的需求。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 90*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 91*補(bǔ)充: 3 任務(wù)的劃分方法n 按系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成進(jìn)行任務(wù)的劃分216。 任何嵌入式系統(tǒng)硬件都是由 “CPU + 外設(shè)外設(shè) ” 構(gòu)成的。216。 外設(shè)在 CPU的控制下協(xié)調(diào)工作, CPU通過運(yùn)行 程序 實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的控制,這些 程序 就是裁減后的 RTOS和多個(gè) 用戶 Task 。216。 外設(shè)與 CPU的速度差是 “任務(wù)并發(fā)運(yùn)行 ” 的前提和基礎(chǔ),也是通常都能滿足的實(shí)事。216。 外設(shè)分為 “主動(dòng)性外設(shè) ” 和 “被動(dòng)性外設(shè) ” ;主動(dòng)性外設(shè)通過中斷的方式申請(qǐng) CPU,被動(dòng)性外設(shè)由其他 Task通過通信機(jī)制提出申請(qǐng),激活該設(shè)備的 Task 。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 92*補(bǔ)充: 3 任務(wù)的劃分方法n 關(guān)鍵任務(wù)的劃分216。 “關(guān)鍵性 ”功能(任務(wù))是指在嵌入式系統(tǒng)中不可遺漏、及時(shí)響應(yīng)的 Task。216。 關(guān)鍵 Task必須盡可能地與其他功能剝離,獨(dú)立構(gòu)成 Task,并賦以足夠高的優(yōu)先級(jí),通過通信機(jī)制觸發(fā)其他 Task,完成系統(tǒng)的其它功能。216。 為進(jìn)一步保證關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)性,可將關(guān)鍵 Task安排為 ISR??梢栽?ISR中完成關(guān)鍵功能,也可以在 ISR中僅進(jìn)行任務(wù)通信,觸發(fā)與它相關(guān) Task。216。 緊迫緊迫 TASK是指在嵌入式系統(tǒng)中需要及時(shí)響應(yīng)的 Task。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 93*補(bǔ)充: 3 任務(wù)的劃分方法n 關(guān)于任務(wù)劃分的幾點(diǎn)建議:216。 關(guān)鍵性任務(wù) 的調(diào)度務(wù)必保證其 可靠性和實(shí)時(shí)性 。216。 緊迫性任務(wù) 盡量保證其 實(shí)時(shí)性 。216。 觸發(fā)條件相同的功能盡量安排在一個(gè) Task中。216。 運(yùn)行間隔周期相同的功能盡量安排在一個(gè) Task中。216。 在進(jìn)行系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃時(shí)要充分考慮 外界事件的異步性和突發(fā)性 。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 94*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 95*補(bǔ)充: 4 任務(wù)的可調(diào)度性分析任務(wù)規(guī)劃 主要完成了邏輯級(jí)的任務(wù)劃分,之后要進(jìn)行 任務(wù)的可調(diào)度性分析 定量的分析這些任務(wù)是否可以在RTOS調(diào)度下正常運(yùn)行。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 96*補(bǔ)充: 4 任務(wù)的可調(diào)度性分析216。 所有任務(wù)都是周期性的。216。 各個(gè)任務(wù)相互獨(dú)立,功能間的邏輯關(guān)系通過 任務(wù)通信機(jī)制完成。216。 每個(gè)任務(wù)都能在下一個(gè)首期開始前,完成本次規(guī)定的操作。216。 每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間是固定的。速率單調(diào)分析( RMA)是普遍的分析方法,該分析方法基于以下假設(shè):page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 97*補(bǔ)充: 4 任務(wù)的可調(diào)度性分析216。 n 任務(wù)的總個(gè)數(shù);216。 Ci Task_i 執(zhí)行一次的時(shí)間;216。 Ti Task_i 的周期;216。 U(n) 用戶可使用的 CPU 使用系數(shù)上限。速率單調(diào)分析( RMA)分析公式:公式參數(shù)說明:page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 98*補(bǔ)充: 4 任務(wù)的可調(diào)度性分析隨著任務(wù)數(shù)的增多( n 變大), U(n)在下降,這是因?yàn)橄到y(tǒng)開銷在增大。n 1 2 3 4 5 … ∞U(n) … 舉例:某系統(tǒng)由 5個(gè)用戶任務(wù)組成,它們的 周期 和 最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間 以及 系統(tǒng)性能分析 見下表。i Ci(ms) Ti(ms) Ci/Ti i Ci(ms) Ti(ms) Ci/Ti1 5 50 4 5 100 2 20 100 5 80 500 3 30 150 U(n) = %page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 99*補(bǔ)充: 4 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 問題 如果由于某原因造成 “分析式 ” 不成立,如何處理?i Ci(ms) Ti(ms) Ci/Ti i Ci(ms) Ti(ms) Ci/Ti1 5 50 4 5 100 2 20 100 5 80 500 3 30 150 6 10 30 解決方案:在滿足系統(tǒng)技術(shù)要求前提下,盡量降低 Task 的激活頻率;提升硬件平臺(tái)性能。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 100*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 101*補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的執(zhí)行分類:216。 單次執(zhí)行的任務(wù)此類任務(wù)在 OSTaskCreate( )后只執(zhí)行一次,執(zhí)行接訴后即自行刪除。其結(jié)構(gòu)如下:void MyTask(void * pdata){ 局部環(huán)境初始化代碼; //本任務(wù)運(yùn)行環(huán)境的初始化 任務(wù)實(shí)體代碼; OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); //刪除自身}此類型任務(wù)采用 “創(chuàng)建即啟動(dòng) ”方式運(yùn)行任務(wù),這樣可以簡(jiǎn)化任務(wù)的啟動(dòng)控制關(guān)系,更主要的是可以在每次啟動(dòng)時(shí)向任務(wù)傳遞一些參數(shù),使其有不同的運(yùn)行工作狀態(tài)。如使用 UART ,每次都可以設(shè)置其幀格式、數(shù)據(jù)波特率等。注意事項(xiàng):216。 安排合適的優(yōu)先級(jí)216。 自身刪除前釋放占用的共享資源216。 適用 “孤立任務(wù) ”page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 102*補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的執(zhí)行分類:216。 周期執(zhí)行的任務(wù) (也可以認(rèn)為事件觸發(fā)的特例)此類任務(wù)創(chuàng)建后按某個(gè)時(shí)間周期被執(zhí)行。任務(wù)結(jié)構(gòu)如下:void MyTask(void * pdata){ 局部環(huán)境準(zhǔn)備代碼; //硬件、變量等初始化 while(1) { 任務(wù)實(shí)體代碼; //具體的任務(wù)業(yè)務(wù) OSTimeDly() / OSTimeDlyHMSM()。 //周期約定 }}此類任務(wù)運(yùn)行特性分析:216。 運(yùn)行周期越大,任務(wù)執(zhí)行周期的相對(duì)誤差越小,適用于任務(wù)周期穩(wěn)定性要求不太高的應(yīng)用。216。 任務(wù)周期只能是系統(tǒng)節(jié)拍的整倍數(shù)。216。 當(dāng)任務(wù)周期要求很嚴(yán)格或不是系統(tǒng)節(jié)拍的整倍數(shù)時(shí),應(yīng)采用定時(shí)器中斷的方式解決( 電子鐘 )。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 103*補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的執(zhí)行分類:216。 事件觸發(fā)執(zhí)行的任務(wù)此類任務(wù)創(chuàng)建后其任務(wù)實(shí)體代碼要等待預(yù)約的事件,在該事件發(fā)生前任務(wù)被強(qiáng)制等待,相關(guān)事件發(fā)生一次,任務(wù)實(shí)體執(zhí)行一次。任務(wù)結(jié)構(gòu)如下:void MyTask(void * pdata){ 局部環(huán)境準(zhǔn)備代碼; //硬件、變量等初始化 while(1) {獲取事件的系統(tǒng)函數(shù) ; //等待事件(信號(hào)量、消息)發(fā)生 任務(wù)實(shí)體代碼; //具體的任務(wù)業(yè)務(wù) }}page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 104*補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)安排:216。 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)資源任務(wù)的優(yōu)先級(jí)資源由 RTOS提供, uC/OSII中使用系統(tǒng)宏常數(shù) OS_LOWEST_PRIO約定其可用的優(yōu)先級(jí)個(gè)數(shù),其值最大為 63。define OS_LOWEST_PRIO xx //該行屬于 page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 105*216。 任務(wù)可用的優(yōu)先級(jí)總個(gè)數(shù)為 (OS_LOWEST_PRIO + 1) 個(gè), Taskprio的值域?yàn)?{ 0,...,OS_LOWEST_PRIO};216。 優(yōu)先級(jí) OS_LOWEST_PRIO 固定分給給了 OSTaskIdel(),優(yōu)先級(jí) OS_LOWEST_PRIO 1 固定分給給了 OSTaskStat();216。 uC/OSII 建議保留優(yōu)先級(jí): 0,1,2,3, OS_LOWEST_PRIO- 2, OS_LOWEST_PRIO- 3 ,以備將來可能的 uC/OSII系統(tǒng)升級(jí);216。 規(guī)劃系統(tǒng)時(shí)優(yōu)先級(jí)的個(gè)數(shù)過度冗余會(huì)造成資源浪費(fèi);216。 要注意 “臨時(shí)任務(wù) ”的優(yōu)先級(jí)規(guī)劃;補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)安排注意事項(xiàng):page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 106*補(bǔ)充: 5 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)安排一般性原則:216。 ISR 相關(guān)聯(lián)的任務(wù) 應(yīng)安排較高的優(yōu)先級(jí),以便盡快響應(yīng)中斷的業(yè)務(wù)處理。216。 緊迫性任務(wù) 有高實(shí)時(shí)性要求,應(yīng)安排高優(yōu)先級(jí)(通常此類任務(wù)是由 ISR關(guān)聯(lián)的)。216。 關(guān)鍵性任務(wù) 要保障有執(zhí)行的機(jī)會(huì)。216。 短周期任務(wù)、快捷任務(wù)安排較高優(yōu)先級(jí)。216。 實(shí)時(shí)性要求不高的任務(wù)和大數(shù)據(jù)量處理型任務(wù)安排較低的優(yōu)先級(jí)。實(shí)際應(yīng)用中各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)規(guī)劃要根據(jù)實(shí)際情況確定,要從整個(gè)系統(tǒng)的角度考慮分析,在此難數(shù)言了之。page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 107*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 108*補(bǔ)充: 6 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題216。 編碼的 運(yùn)行效率 高效的算法。216。 編碼的 可靠性 良好的編程風(fēng)格、算法級(jí)抗干擾策略。216。 編碼的 容錯(cuò)性 多種情況非常規(guī)事件的處理策略等。任務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)過程也就是任務(wù)的編碼過程,不難完成但不易做好,內(nèi)容很豐富,難以在此數(shù)言了之。一般來說,任務(wù)編碼時(shí)要注意以下三點(diǎn):page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 109*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 110*補(bǔ)充: 7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程1. 系統(tǒng)需求分析; 《 系統(tǒng)需求分析報(bào)告 》2. 系統(tǒng)硬件平臺(tái)資源抽象; 《 系統(tǒng)硬件方案 初稿草案 》3. 系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、任務(wù)規(guī)劃(任務(wù)的劃分、任務(wù)優(yōu)先級(jí)規(guī)劃、任務(wù)間關(guān)聯(lián)分析、任務(wù)間的數(shù)據(jù)通信和觸發(fā)),形成 《 系統(tǒng)總體任務(wù)關(guān)聯(lián)圖 》 ; (周航慈 Book P41)4. 任務(wù)資源占用分析,給出系統(tǒng)資源較為詳細(xì)的參數(shù)需求。5. 各任務(wù)的程序流程圖;6. 編寫各任務(wù)編碼并調(diào)試;備注: 4 步驟通常還會(huì)迭代。系統(tǒng)功能要有軟 /硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)。在此我們僅簡(jiǎn)單地討論軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。(其實(shí)際內(nèi)容很豐富龐雜)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 111*實(shí)驗(yàn) 5:試描述一個(gè)電子鐘的系統(tǒng)模型。試描述一個(gè)交通燈的系統(tǒng)模型。試描述一個(gè) “碼表 ”的系統(tǒng)模型。要求:系統(tǒng)需求分析,硬件資源規(guī)劃,軟件系統(tǒng)規(guī)劃。 有目的地主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證推測(cè),得到結(jié)論;體驗(yàn)多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境中, “任務(wù)優(yōu)先級(jí) ” 對(duì)任務(wù)調(diào)度的影響,加深相關(guān)認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簕 任選一個(gè) }page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 112*第 2章 補(bǔ)充 .目錄n 任務(wù)的特性n 任務(wù)的劃分目標(biāo)n 任務(wù)的劃分方法n 任務(wù)的可調(diào)度性分析n 任務(wù)的執(zhí)行分類和優(yōu)先級(jí)安排n 任務(wù)設(shè)計(jì)中的問題n 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼實(shí)現(xiàn)過程n 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)page山東科技大學(xué) 信息學(xué)院 113*補(bǔ)充: 8 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)詳見第三章相關(guān)部分。
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