無紙記錄儀實時多任務(wù)調(diào)度策略的研究

　　借鑒面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想，在記錄儀程序中引入消息概念，將任務(wù)的執(zhí)行條件轉(zhuǎn)換為消息，由消息對相應(yīng)的任務(wù)進(jìn)行激活，并由任務(wù)調(diào)度模塊實現(xiàn)調(diào)度。消息定義為：當(dāng)某個事件(如中斷或某任務(wù)完成)發(fā)生時，事件處理程序設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，不同的標(biāo)志代表不同的消息。事件處理程序可以是中斷服務(wù)程序，也可以是執(zhí)行后需設(shè)置的標(biāo)志的任務(wù)，因此，記錄儀中任務(wù)的調(diào)度是基于消息機(jī)制來驅(qū)動的。消息在多任務(wù)程序中的作用相當(dāng)于橋梁，使任務(wù)間既相互獨(dú)立又有機(jī)關(guān)聯(lián)，任務(wù)之間不能直接調(diào)用，需借助消息，由任務(wù)調(diào)度模塊實施。

　　中斷服務(wù)程序由中斷消息(標(biāo)志)處理程序和中斷任務(wù)處理程序兩部分組成，前者僅僅完成消息(標(biāo)志)處理就退出中斷，而中斷真正要完成的操作，是在任務(wù)調(diào)度模塊的協(xié)調(diào)下，由中斷任務(wù)處理程序來完成。如按下顯示，則按鍵中斷消息處理程序只產(chǎn)生一個按鍵消息(標(biāo)志)就退出中斷，而調(diào)度模塊依據(jù)按鍵消息，調(diào)用按鍵中斷任務(wù)處理程序獲取鍵值，并產(chǎn)生顯示消息。調(diào)度模塊依據(jù)顯示消息，調(diào)用顯示任務(wù)程序。

　　3 實時多任務(wù)調(diào)度策略

　　多任務(wù)的系統(tǒng)，通常采用內(nèi)核來管理各個任務(wù)，也就是通過內(nèi)核為每個任務(wù)分配CPU時間，并負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通信。根據(jù)任務(wù)的調(diào)度機(jī)制，可以分為非占先式內(nèi)核和占先式內(nèi)核。前者要求每個任務(wù)能夠主動釋放CPU等資源，后者則支持對當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)的剝奪，從而使更高優(yōu)先級就緒任務(wù)得到CPU控制權(quán)進(jìn)而執(zhí)行。

　　嵌入式系統(tǒng)采用何種調(diào)度策略，通常要考慮三個因素：系統(tǒng)的處理能力，任務(wù)的數(shù)目，系統(tǒng)對響應(yīng)時間和執(zhí)行效率的要求。搶占式調(diào)度能改善高優(yōu)先級任務(wù)的實時性，但系統(tǒng)開銷較大;非搶占式調(diào)度恰好與搶占式相反。針對記錄儀，提出搶占式和非搶占式的復(fù)合多任務(wù)調(diào)度策略。記錄儀的正常工作周期為1s，調(diào)度模塊的工作周期亦為1s，并將1s分為三個時段：0s-0.5s，0.5-0.8s，0.8s-1s，實時時鐘在0s， 0.5s， 0.8s各產(chǎn)生一次中斷，將Time-flag分別設(shè)置為0，5，8，并將Attemper-flag置為0。任務(wù)調(diào)度程序框圖如圖2所示。

　　在記錄儀一個工作周期(1s)內(nèi)，復(fù)合調(diào)度策略，允許高優(yōu)先級任務(wù)三次搶占低優(yōu)先級和后臺任務(wù)，而低優(yōu)先級任務(wù)具有兩次搶占后臺任務(wù)的權(quán)力。因此，高優(yōu)先級任務(wù)的響應(yīng)時間t≤0.5s，低優(yōu)先級任務(wù)的響應(yīng)時間t≤0.7s。由于搶占的次數(shù)有限，所以任務(wù)切換開銷不大，有利于提高系統(tǒng)效率。

　　搶占式和非搶占式的復(fù)合多任務(wù)調(diào)度策略已成功應(yīng)用于某記錄儀，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

　　首先，軟件設(shè)計模塊化，不同的功能模塊編制成相應(yīng)的任務(wù)，由調(diào)度模塊按優(yōu)先級別調(diào)用。而且兼顧了高優(yōu)先級任務(wù)的實時性和系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。這樣，大大降低了系統(tǒng)的故障率。低優(yōu)先級任務(wù)發(fā)生阻塞時，高優(yōu)先級任務(wù)的執(zhí)行不受其影響。