基于DeltaOS的系統軟件設計
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對于任何軟件來(lái)說(shuō)，可靠性都是至關(guān)重要的。軟件的可靠性在任務(wù)內是容易做到，通常問(wèn)題都是出在任務(wù)間的接口之上。接口設計也關(guān)系到軟件可擴展性能。在多任務(wù)操作系統中，任務(wù)間的接口是通過(guò)同步和通信機制來(lái)實(shí)現的，因此同步和通信機制必須認真選取。
DeltaCORE提供了消息隊列(message queue)、信號量(semaphore)、異步信號(signal)、事件(event)這四種通信和同步機制。其中，消息隊列和事件機制可以同時(shí)實(shí)現通信和同步，信號量機制可以實(shí)現同步和互斥，異步信號(又叫軟中斷機制)可以實(shí)現同步。
為了滿(mǎn)足系統通信和同步的需要，可以采用兩種方案：第一種方案是信號量等同步機制實(shí)現同步，用全局數組或其他的共享數據結構來(lái)實(shí)現各任務(wù)間的通信，如圖5;另一種是采用消息隊列來(lái)同時(shí)實(shí)現通信和同步，如圖6。
對比兩種方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)：方案一實(shí)時(shí)性強，但存在可重入性問(wèn)題;方案二實(shí)現簡(jiǎn)單而且可靠，但是消息隊列機制通信的實(shí)時(shí)性相對較弱。本系統中出站信息的突發(fā)性強，如果采用方案一，則可能導致第二個(gè)通道的數據失效或者第一個(gè)通道的數據被覆蓋;如果采用方案二雖然數據的處理延時(shí)稍大，但是數據能夠完整存儲到消息隊列中不被損壞。此外，利用消息隊列為任務(wù)提供唯一的入口，能簡(jiǎn)化接口設計和方便功能擴展。因此，本文采用消息隊列方案，其實(shí)現方法如下：
每個(gè)任務(wù)都對應一個(gè)消息隊列，任務(wù)只處理與之相對應的消息隊列中的消息。對于發(fā)送方(task1)，當它需要將發(fā)送緩沖區buffer中的數據交給task2處理時(shí)，只須將buffer中的數據發(fā)送到與task2對應的消息隊列Q2中就行了。
ret = delta_message_queue_send ( Queue_id[ 2 ], buffer, size );
其中Queue_id[2]為消息隊列Q2的ID，size為消息大小(單位字節)。
對于接收方(task2)，將接收消息函數的等待時(shí)間參數設為永久等待，達到當消息隊列為空時(shí)阻塞任務(wù)的目的。task2的代碼如下：
delta_task task1()
{
delta_status_code ret;
…… // 定義其他局部變量
while(1)
{
ret = delta_message_queue_receive(
Queue_id[ 2 ], /*消息隊列ID*/
RecBuff, /*指向接收緩沖區的指針*/
size,/*接收消息的尺寸(單位字節)*/
DELTA_DEFAULT_OPTIONS, /*屬性集*/
DELTA_NO_TIMEOUT /*等待時(shí)間*/
);
…… //完成task1功能的代碼
}
}
通過(guò)這種方式，任務(wù)與任務(wù)之間、任務(wù)與中斷之間的通信和同步都得以實(shí)現。任務(wù)的狀態(tài)轉換如圖7：
4 致命錯誤的防止和解決
通常異常是由兩種情況引起的：一種是數組越界或使用指針不當;另一種是任務(wù)棧溢出。為避免以上情況發(fā)生，數組和任務(wù)棧的大小必須設置恰當，修改數組元素的時(shí)候要保證下標是在合法范圍內的，使用指針要特別小心。不過(guò)，DeltaOS提供了異常處理機制，用戶(hù)可以編寫(xiě)自己的擴展例程，當出現致命錯誤的時(shí)候實(shí)行一定的挽救措施，比如復位程序整個(gè)系統軟件或者重新起動(dòng)指定任務(wù)。
DeltaOS是一個(gè)強實(shí)時(shí)性的操作系統，通過(guò)優(yōu)化任務(wù)劃分、有效的利用中斷機制滿(mǎn)足了系統的強實(shí)時(shí)要求。利用本文提出的通信和同步方案，實(shí)現了任務(wù)的標準化接口，方便地進(jìn)行了多次功能擴展，并且顯示了它可靠性強的優(yōu)點(diǎn)。
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