3.1.2140DDI35310實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言，當(dāng)140DDI35310采用中斷處理程序和一個(gè)后臺(tái)主程序軟件結(jié)構(gòu)難以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地完成任務(wù)時(shí)，或存在一些互不相關(guān)的過(guò)程需要在一個(gè)計(jì)算機(jī)中同時(shí)處理時(shí)，就需要采用實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)。隨著應(yīng)用的復(fù)雜化，一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)可能要同時(shí)控制或監(jiān)視很多外設(shè)，有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求，需要處理任務(wù)比較多，各個(gè)任務(wù)之間有多種信息需要實(shí)時(shí)傳遞，如果仍采用原來(lái)的程序設(shè)計(jì)方法將存在兩個(gè)問(wèn)題：一是中斷可能得不到及時(shí)響應(yīng)，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這對(duì)實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合是不允許的，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信而言則會(huì)降低系統(tǒng)整體的信息流量;二是系統(tǒng)任務(wù)多要考慮各種可能出現(xiàn)的情況(尤其在任務(wù)使用共享資源時(shí)，如果任務(wù)調(diào)度不當(dāng)就可能導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖，從而降低軟件可靠性，導(dǎo)致程序編寫任務(wù)量成倍增加)。為降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可維護(hù)性是*的。

實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的支持。140DDI35310操作系統(tǒng)主要完成任務(wù)切換、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間的通信、同步、互斥、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理以及中斷管理。實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)實(shí)際上是由多個(gè)任務(wù)、多個(gè)中斷處理過(guò)程和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組成的有機(jī)整體。每個(gè)任務(wù)是順序執(zhí)行的，并以并行性的方式通過(guò)操作系統(tǒng)完成，任務(wù)間的相互通信和同步需要操作系統(tǒng)的支持。使用實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)程序機(jī)制如圖3所示。

圖3使用140DDI35310的微機(jī)保護(hù)程序機(jī)制

繼電保護(hù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，任務(wù)較多，故本文提出基于ARM9和μC/OS-Ⅱ的微機(jī)保護(hù)核心平臺(tái)。

3.2140DDI35310性能分析及其在AT91RM9200中的移植

3.2.1μC/OS-Ⅱ性能分析

實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要通過(guò)三個(gè)性能指標(biāo)來(lái)衡量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，即響應(yīng)時(shí)間(ResponseTime)、生存時(shí)間(SurvivalTime)和吞吐量(Throughput)：響應(yīng)時(shí)間：是實(shí)時(shí)系統(tǒng)從識(shí)別出一個(gè)外部事件到做出響應(yīng)的時(shí)間;

生存時(shí)間：140DDI35310是數(shù)據(jù)的有效等待時(shí)間，數(shù)據(jù)只有在這段時(shí)間內(nèi)才是有效的;

吞吐量：是在給定的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠處理的事件總數(shù)，吞吐量通常比平均響應(yīng)時(shí)間的倒數(shù)要小一點(diǎn)。

其中響應(yīng)時(shí)間是系統(tǒng)實(shí)時(shí)性zui直觀、zui重要的指標(biāo)。而系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間與任務(wù)切換時(shí)間、中斷延遲和調(diào)度延遲都有關(guān)系。μC/OS-Ⅱ的中斷處理程序中不需要關(guān)中斷，它的關(guān)中斷主要發(fā)生在一些原子操作和代碼臨界區(qū)保護(hù)的時(shí)候，并且都非常短，因此μC/OS-Ⅱ的中斷延遲很短。

140DDI35310是基于優(yōu)先級(jí)的“可剝奪”式內(nèi)核，而且內(nèi)核的調(diào)度算法非常簡(jiǎn)單，因此μC/OS-Ⅱ調(diào)度延遲比較短且可以預(yù)測(cè)適應(yīng)實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求。

關(guān)于上下文切換時(shí)間，由于140DDI35310的任務(wù)都有單獨(dú)的堆棧，因而任務(wù)的切換操作非常簡(jiǎn)單，由10多條CPU指令就可完成，因此μC/OS-Ⅱ任務(wù)切換產(chǎn)生的延遲很小且是可以預(yù)測(cè)的。

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