通过任务分割提高嵌入式系统的实时性

①分析系统共有多少个任务，这些任务对实时性的要求有多高，求出各个任务所要求的最小执行频率f1，f2，f3……fn。

②计算目前各任务的实际执行时间t1，t2，t3……tn。

③确定系统中的长任务

如果max(t1,t2,t3…

则此系统中不存在长任务。

如果max(t1,t2,t3……tn)>min(1/f1,1/f2,1/f3……1/fn)

则存在长任务，而且执行时间为max（t1,t2,t3……tn）的那个任务就是要找的长任务。

④分析此长任务是否需要分割

分析一下是什么原因导致执行的时间过长，这个时间还能够通过程序的优化来缩短？如果能，则不需要进行任务分割；否则要对这个长任务进行分割。

    3.2 任务分割

常用的任务分割的方法有以下两种：

①将长任务按功能分为若干个小模块，每一个模块构成一个小任务，每个小任务执行一个相对独立的功能，且要保证执行时间t<min（1/f1,1/f2,1/f3……1/fn）。各个任务被内核顺序调用，合起来完成整个任务的功能。

②有的长任务比较特殊，例如键盘任务和动态LED显示任务，很难按照方法1所说的把它分成若干个功能相对独立的小模块。这时，一般是按照方便保存现场信息原则，强制将其分割成若干个小任务，每个任务在min(1/f1,1/f2,1/f3……1/fn)时间内主动保存现场信息、放弃CPU的控制权，等到再次被内核调度时继续执行。

这种分割方法相对复杂，各任务之间界限不是很明显，看似未经分割，但实际上它确实是由多次任务中断来完成。下面就以这种分割方法为例具体说明。

4 实例分析

4.1 系统介绍

在此，系统的硬件基础是基于MC68HC908GP32单片机系统的，用其普通I/O口作为矩阵式键盘的输入输出引脚；软件基础是在MC68HC908GP32中运行Motorola公司的Joanne Santangeli编写的基于时间片的不可剥夺的实时内核，如图2所示。

    此内核主要是利用微控制器内部的时间模块产生恒定的实时中断，将CPU的运行时间分成一个个时间片。内核的任务调度工作都是在时间片的开始阶段完成的，而每个任务都必须在单个时间片内完成。

在这个内核中，每0.5ms发生1次时钟中断，而每10次时钟中断组成了1个时间片（5ms）。任务1的优先级最高，每2个时间片（10ms）会执行1次，任务2每4个时间片（20ms）执行1次，优先级最低的任务6则每64个时间片（320ms）会执行1次。

4.2 系统中的键盘任务问题

在单片机系统中，键盘主要用于输入数据、代码和命令，因此系统必须循环不停地扫描扫描；一是有键波按下，CPU立即做出响应。键盘任务子程序也是根据这个要求而设计的。一般有两种处理方式：一是中断方式，二是查询方式。从有键按下时开始，到按键释放并转相应子程序而终止。该任务被内核调度的情况如图3所示。

图3中，Δt是人手按键的时间，一般为100～300ms。为了能说明问题，这里取100ms。

令 t1'-t1=Δt1,t2'-t2=Δt2