基于時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統的設計與應用

根據筆者經(jīng)驗，一個(gè)較為可取的時(shí)間片是略大于一次典型的交互所需要的時(shí)間，使大多數進(jìn)程在一個(gè)時(shí)間片內完成。經(jīng)反復嘗試，時(shí)間片選擇在1~5ms之間執行效率較高，這樣既可滿(mǎn)足響應速度的要求又能把任務(wù)執行的時(shí)間降到最低。該時(shí)間與任務(wù)個(gè)數和任務(wù)運行時(shí)間均有關(guān)，具體大小視情況而定。

4.3 中斷服務(wù)程序

建議該函數由CTC方式激活，當某任務(wù)需要運行時(shí)，使之處于就緒態(tài)等待被執行。該函數內容由具體任務(wù)而定。

4.4 調度器任務(wù)添加函數

該函數用來(lái)將任務(wù)添加到消息隊列，以保證條件滿(mǎn)足時(shí)被調用，函數如下所示：

{定義靜態(tài)變量i;循環(huán)判斷任務(wù)隊列是否有空間;若無(wú)，報錯返回;否則，添加任務(wù);}

4.5 調度函數

刷新函數雖然能夠直接激活任務(wù)，但若直接運行，長(cháng)任務(wù)將破壞時(shí)標中斷，這意味著(zhù)所有的系統定時(shí)都將受到嚴重影響，造成許多任務(wù)不能被調度。因此，為了在長(cháng)任務(wù)存在的情況下使調度器的可靠性最大化，分離刷新和調度這兩個(gè)操作是必要的。

時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統采用的是FCFS算法，為了提高系統的響應速度，必須要求Durationtask

void SCH_Dispatch_Tasks(void){定義靜態(tài)變量i;如果運行標志位大于0,則執行該任務(wù);該標志位清零;如果是單次任務(wù)，則將其刪除;}

4.6 調度器任務(wù)刪除函數

void SCH_Delete_Task(const uint8task_id){定義 靜態(tài)返回值;若指針函數為空，返回空閑代碼;否則，對其延遲、周期、狀態(tài)等變量清零;返回代碼;}

5.應用實(shí)驗

以電磁爐系統為例，進(jìn)一步介紹基于A(yíng)VR微控制器的時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統的具體應用。

電磁爐系統是一個(gè)復雜的嵌入式系統，如圖2所示，AVR要處理大量的外圍設備，為便于開(kāi)發(fā)，將整個(gè)程序按照硬件及功能進(jìn)行模塊劃分，各個(gè)功能模塊之間通過(guò)傳遞消息的方式來(lái)完成多任務(wù)的處理。

針對該應用，可設計功能模塊：MSGMap[],該數組由各個(gè)功能模塊組成，具體子函數如表1所列，使用函數數組的方式可以增強程序的擴展能力。如果有新的外設，只需在這里添加對應的模塊入口，并完成相應的模塊就可以增加系統的功能。

其中每個(gè)任務(wù)的運行周期間隔時(shí)間是程序中設定的參數(周期應為4ms的倍數)，具體執行時(shí)間由AVR Studio測得，均應小于設定時(shí)間片4ms,否則應用將出錯，需重新設定時(shí)間片大小或再次分割功能模塊。其中看門(mén)狗處理任務(wù)是唯一的搶占式任務(wù)。

6.結論

實(shí)驗表明，以AVR微控制器為核心的控制系統，外圍擴展功能強大、開(kāi)發(fā)較簡(jiǎn)單，結合以時(shí)間觸發(fā)理念為內核的操作系統，設計時(shí)一次只為一個(gè)任務(wù)分配空間，每個(gè)任務(wù)的存儲開(kāi)銷(xiāo)只有8個(gè)字節，采用由C語(yǔ)言與匯編混合式編程，簡(jiǎn)單、安全，可預測性強，尤其適用于對成本和穩定性均有要求的中小企業(yè)。隨著(zhù)嵌入式系統的發(fā)展，基于A(yíng)VR的時(shí)間觸發(fā)嵌入式系統必然有著(zhù)廣闊的應用前景。