【正文】 。 高優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 低優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 高優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 低優(yōu)先 級(jí)任務(wù) （ 3） 優(yōu)先級(jí)倒置之二 當(dāng)?shù)蛢?yōu)先級(jí)的任務(wù)向高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)發(fā)送消息時(shí) ， 高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)不能運(yùn)行， 直到低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)發(fā)送消息后才能運(yùn)行 。 高優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 低優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 高優(yōu)先 級(jí)任務(wù) 子程序 函數(shù) 調(diào)用 死鎖和鎖住 死 鎖 ：兩個(gè)任務(wù)同時(shí)相互等待對(duì)方的信號(hào) ， 導(dǎo)致 它們永遠(yuǎn)不能運(yùn)行 。 鎖?。喝蝿?wù)沒(méi)有機(jī)會(huì)運(yùn)行 ， 可能是因?yàn)?： 它等待的事件沒(méi)有發(fā)生過(guò) 它具有太低的優(yōu)先級(jí) 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 ? 60年代以來(lái) ， 對(duì)于 UNIX操作系統(tǒng)的研究和發(fā)展達(dá)到了幾乎完美的程度 。 ? 商業(yè) RTOS利用了計(jì)算機(jī)科學(xué)數(shù)十年發(fā)展的精美成果 ， 包含了軟件理論最精華的部分 。 ? 50年代中期到后期開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)幾乎毫無(wú)結(jié)構(gòu)可言 ， 在這些整體操作系統(tǒng) (monolithic operation system)中 ， 任何過(guò)程可以調(diào)用其它任何過(guò)程 ， 由于低估了 過(guò)程 相互之間的依賴性和互操作性 ， 產(chǎn)生了一系列問(wèn)題 。 使用分層方法 ， 大多數(shù)層或者全部層在內(nèi)核模式下執(zhí)行 。 這是一種機(jī)制與策略分離的開(kāi)放式設(shè)計(jì)思路 。 ? 微內(nèi)核 (microkernel)的思想是僅僅抽象必須在內(nèi)核模式中執(zhí)行的基本的核心操作系統(tǒng)功能 ， 非基本的服務(wù)和應(yīng)用構(gòu)筑在微內(nèi)核之上 ， 并且在用戶模式中執(zhí)行 。 ? 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)用水平結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的垂直的分層結(jié)構(gòu) ，操作系統(tǒng)組件放在微內(nèi)核外部 ， 實(shí)現(xiàn)成服務(wù)器進(jìn)程 ，它們的相互作用變成了對(duì)等的 ， 典型地通過(guò)微內(nèi)核傳遞消息 ， 微內(nèi)核功能成了消息交換：它驗(yàn)證消息 ， 在組件之間傳遞它們 ， 并且允許訪問(wèn)硬件 。 ?擴(kuò)展性 (Extensibility)： 由于新型硬件設(shè)備和新型軟件技術(shù)不斷發(fā)展 ， 任何操作系統(tǒng)不可避免地需要修改 ， 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)允許加入新的服務(wù) ， 支持在同一功能區(qū)內(nèi)提供多重服務(wù) 。 ?移植性 (Portability)： 在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中 ， 所有與特定處理機(jī)的代碼僅僅存在微內(nèi)核中 ， 因此 ， 需要將這個(gè)系統(tǒng)移植到新的處理機(jī)需要作的變化可以盡可能地少 。 盡管模塊化設(shè)計(jì)幫助我們?cè)鰪?qiáng)了可靠性 ， 但是微內(nèi)核結(jié)構(gòu)帶來(lái)了更多的收益 。 系統(tǒng)只需要掌握一個(gè)有限數(shù)量的 （ API） ， 程序員之間的相互交互也有限 ， 因而對(duì)于系統(tǒng)其它組件的影響最小 。當(dāng)一個(gè)消息從客戶發(fā)到服務(wù)器進(jìn)程 ， 該消息必須包含請(qǐng)求服務(wù)的標(biāo)識(shí)符 。 ? 面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng) (Objectoriented operating system)： 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)非常適合面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的要求 ， 一個(gè)面向?qū)ο蟮姆椒ㄓ兄谝粋€(gè)微內(nèi)核的設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)的模塊化擴(kuò)充 。 RTOS特點(diǎn) ?確定性 （ Determinism） ： 實(shí)時(shí)軟件對(duì)于外部事件的響應(yīng)時(shí)間必須是實(shí)時(shí)的 、 確定的和可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)的 ， 不管當(dāng)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)如何 ， 都是可預(yù)測(cè)的 。 在非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中 ， 這個(gè)延遲可能是幾十到數(shù)百毫秒；而在 RTOS中有一個(gè)明確的上界 ， 從幾個(gè)微秒到一毫秒不等 。 確定性考慮在應(yīng)答一個(gè)中斷前 ， 操作系統(tǒng)延遲時(shí)間；而響應(yīng)性是在應(yīng)答中斷后 ， 操作系統(tǒng)服務(wù)中斷時(shí)間 。 如果是要求一個(gè)進(jìn)程切換的 ISR執(zhí)行 ， 那么比在當(dāng)前進(jìn)程上下文中的 ISR執(zhí)行延遲更長(zhǎng)時(shí)間 。 這通常依賴于硬件平臺(tái) 。 如果一個(gè) ISR可能被另一個(gè)中斷的到達(dá)而中斷 ， 那么它的服務(wù)將被延遲 。響應(yīng)時(shí)間對(duì)于 RTOS是至關(guān)重要的，由于系統(tǒng)必須滿足系統(tǒng)外部個(gè)人、設(shè)備或者數(shù)據(jù)流的定時(shí)要求。在一個(gè)典型的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中 ， 用戶或者不能控制操作系統(tǒng)的調(diào)度功能 ， 或者只能提供 粗略的指導(dǎo) ， 如將用戶編組進(jìn)入多于一個(gè)優(yōu)先級(jí)的類別 。用戶應(yīng)該能夠區(qū)分硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù) ， 并在每個(gè)類別中指定相對(duì)的優(yōu)先級(jí) 。 RTOS特點(diǎn) ?可靠性 （ Reliability） ： 通常它在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中比在非實(shí)時(shí)系統(tǒng)中更重要 。 但是 ， 實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)響應(yīng)和控制事件 ， 性能的喪失或降低可能造成災(zāi)難性的后果 。 軟失敗操作是指這樣一個(gè)特征 ， 系統(tǒng)能夠以這樣一種方式失敗 ， 它能夠盡可能地保留能力和數(shù)據(jù) 。 與此相反 ， RTOS將試圖或者糾正這個(gè)問(wèn)題或者最小化它的影響 ， 同時(shí)繼續(xù)運(yùn)行 。 商用 RTOS一般特征 ?快速的進(jìn)程或線程切換 ?小規(guī)模 （ 具有相關(guān)的最小功能 ） ?快速響應(yīng)外部中斷的能力 ?帶有諸如信號(hào)燈 、 信號(hào)量和事件等進(jìn)程間通信工具的多任務(wù)編程能力 ?使用特殊的順序文件高速收集數(shù)據(jù) ?基于優(yōu)先級(jí)搶占優(yōu)先權(quán)調(diào)度 ?最小化禁止中斷的時(shí)間 ?原語(yǔ)支持延遲任務(wù)一段時(shí)間或者暫停 /恢復(fù)任務(wù) ?特殊的告警和超時(shí) RTOS組成 ? 商業(yè) RTOS開(kāi)發(fā)工具 ?交叉編譯器 ， 主要是 C或 C++編譯器 。 ?軟件調(diào)試工具包 ， 沒(méi)有這類工具 ， 多任務(wù)的應(yīng)用程序幾乎是沒(méi)有辦法調(diào)試的 。 可以把程序按照模塊化設(shè)計(jì)要求自然分解成若干個(gè)獨(dú)立的任務(wù) 。 不僅可以把程序分解成獨(dú)立的任務(wù) ，而且可以另外啟動(dòng)一個(gè)監(jiān)控任務(wù) ， 監(jiān)視各任務(wù)的運(yùn)行狀況 ，遇到異常情況時(shí)采取一些措施 ， 如將有問(wèn)題的任務(wù)殺掉 。 一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序可以分解成多個(gè)任務(wù) ， 每個(gè)任務(wù)的調(diào)試 、 修改幾乎不影響其它模塊 。 ? 另外 ， 32位 CPU本來(lái)是為多任務(wù)操作系統(tǒng)而設(shè)計(jì) ， 特別適合運(yùn)行多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng) 。 ? 在不斷的軟件升級(jí)中便于產(chǎn)品的迅速升級(jí)換代 。 它是實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ) , 負(fù)責(zé)管理 、 調(diào)度任務(wù)(安排 CPU的時(shí)間 )和任務(wù)間的通信 、 同步 , 提供時(shí)鐘和中斷管理機(jī)制 。 VRTXsa特點(diǎn) 支持實(shí)時(shí)多任務(wù)執(zhí)行的特點(diǎn) 1. 多任務(wù)支持 2. 事件驅(qū)動(dòng) ， 基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度 3. 任務(wù)間的通信與同步 4. 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 5. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制 ， 帶有可選的時(shí)間片 6. 字符 I/O支持 7. 完全可搶占內(nèi)核 ， 硬實(shí)時(shí)響應(yīng) VRTXsa特點(diǎn) 體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ： VRTXsa 僅需要一個(gè)小存儲(chǔ)容量的 CPU， 提供了真正的芯片級(jí)的支持 。 擴(kuò)充的軟件可以是獨(dú)立運(yùn)行自己的系統(tǒng)調(diào)用處理程序和例程 , 也可以是由 VRTXsa來(lái)統(tǒng)一管理 , 調(diào)用執(zhí)行 。 系統(tǒng)硬件構(gòu)成了系統(tǒng)的最底層 。 從技術(shù)的角度來(lái)看 ， 每一層都為其上一層定義了一個(gè)虛擬機(jī) 。 VRTXsa ? 與 C語(yǔ)言的接口 應(yīng)用任務(wù)可通過(guò) C語(yǔ)言調(diào)用接口函數(shù)來(lái)調(diào)用 VRTXsa提供的系統(tǒng)功能 。 所有 VRTXsa 的 C函數(shù)都遵循 MRI的 MCC C編譯器的調(diào)用協(xié)定 。其調(diào)用格式如下 : 函數(shù)返回值 (或 void) VRTXsa系統(tǒng)調(diào)用名 （ 參數(shù) 1， … ， 參數(shù) n， amp。 ? 函數(shù)的可重入性 （ Reentrancy） 任務(wù)就是一個(gè)具有獨(dú)立功能的無(wú)限循環(huán)的程序段的一次運(yùn)行活動(dòng) 。 ? 并行性：系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)任務(wù) ， 它們宏觀上是同時(shí)