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通过任务分割提高嵌入式系统的实时性


则一次键盘任务的执行时间

Δt'=t'2-t'1=t2+(t'2-t2)-[t1+(t'1-t1)]=

t2+Δt2-t1-Δt1=

t2-t1+(Δt2+Δt1)=

Δt+(Δt2-Δt1)

由图3可知

Δt1≤tms Δt2≤5ms

实际上,由于两次任务执行的情况不完全相同,Δt1Δt2可能会有相当于几个指令周期的时间差异,但也只是μs级的误差。而且,这里是以时间片的形式来计算的,所以依然可以认为

Δt2-Δt1=0

因而有

Δt'=Δt+(Δ

t2-Δt1)=Δt=100ms(20个时间片)

也就是说,在这20个时钟片内只执行1次键盘任务,大部分的时间都在空等待。在此期间,系统中会有20-1=19次其它任务的执行被错过,图3中虚线所示就是在此100ms期间被错过执行的19个任务。显然,这在大多数多任务系统中都是不允许的。

因此,在这个多任务实时系统中,键盘任务是个典型的长任务,要使其它19次任务中断都有被应用的机会,必须对该键盘任务进行分割。

4.3 键盘任务的分割

键盘分割的方法是将一次键盘任务分成多个小任务,通过多次任务中断来完成。我们将其放在任务4中(80ms执行1次)。这样有ttask4≤ttask≤2ttask4,即可以保证键盘任务完整可靠地执行,又提高了CPU的效率。图4是分割后的键盘任务的执行过程。

    从图4可以看出,1次完整的键盘任务是由2~3次任务中断来完成的。情况a中,每一次任务中断发生在ta1时刻,在接下来的一个时间片(5ms)内,检测到有键按下,调用查询值任务;第一次任务中断发生在ta2时刻,在接下来的一个时间片(5ms)内,检测到按键已释放,跳转并执行相应键处理程序。

情况b中,第二次任务中断时(tb2时刻),键还没有松开,因此实际上什么也不做;第三次中断(tb3时刻)才跳到与键值对应的子程序。

通过这样的分割,每个子任务都可以在5ms内完成。如果系统中还有大于5ms的长任务的话,可按此法继续进行分割;如果没有的话,系统任务级响应时间一定小于5ms。这样,此系统的实时性大大提高,由100ms提高到5ms。本刊网络补充版(http://fanwen.oyaya.net收集整理)中,介绍了此任务改进后的部分源程序。

结语

通过任务分割,可以显著地提高多任务系统的实时性。本文改进后的源程序已经在基于MC68HC908GP32的温室控制器中成功地运行过。除此以外,还成功地对LED和SCI任务进行了分割。改进后,除了实时性大大提高外,CPU的执行效率也有显著提高。

《通过任务分割提高嵌入式系统的实时性(第3页)》
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