無紙記錄儀實時多任務調度策略的研究

　　借鑒面向對象程序設計的思想，在記錄儀程序中引入消息概念，將任務的執(zhí)行條件轉換為消息，由消息對相應的任務進行激活，并由任務調度模塊實現(xiàn)調度。消息定義為：當某個事件(如中斷或某任務完成)發(fā)生時，事件處理程序設置相應的標志，不同的標志代表不同的消息。事件處理程序可以是中斷服務程序，也可以是執(zhí)行后需設置的標志的任務，因此，記錄儀中任務的調度是基于消息機制來驅動的。消息在多任務程序中的作用相當于橋梁，使任務間既相互獨立又有機關聯(lián)，任務之間不能直接調用，需借助消息，由任務調度模塊實施。

　　中斷服務程序由中斷消息(標志)處理程序和中斷任務處理程序兩部分組成，前者僅僅完成消息(標志)處理就退出中斷，而中斷真正要完成的操作，是在任務調度模塊的協(xié)調下，由中斷任務處理程序來完成。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(標志)就退出中斷，而調度模塊依據(jù)按鍵消息，調用按鍵中斷任務處理程序獲取鍵值，并產(chǎn)生顯示消息。調度模塊依據(jù)顯示消息，調用顯示任務程序。

　　3 實時多任務調度策略

　　多任務的系統(tǒng)，通常采用內(nèi)核來管理各個任務，也就是通過內(nèi)核為每個任務分配CPU時間，并負責任務之間的通信。根據(jù)任務的調度機制，可以分為非占先式內(nèi)核和占先式內(nèi)核。前者要求每個任務能夠主動釋放CPU等資源，后者則支持對當前任務的CPU使用權的剝奪，從而使更高優(yōu)先級就緒任務得到CPU控制權進而執(zhí)行。

　　嵌入式系統(tǒng)采用何種調度策略，通常要考慮三個因素：系統(tǒng)的處理能力，任務的數(shù)目，系統(tǒng)對響應時間和執(zhí)行效率的要求。搶占式調度能改善高優(yōu)先級任務的實時性，但系統(tǒng)開銷較大;非搶占式調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合多任務調度策略。記錄儀的正常工作周期為1s，調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分別設置為0，5，8，并將Attemper-flag置為0。任務調度程序框圖如圖2所示。

　　在記錄儀一個工作周期(1s)內(nèi)，復合調度策略，允許高優(yōu)先級任務三次搶占低優(yōu)先級和后臺任務，而低優(yōu)先級任務具有兩次搶占后臺任務的權力。因此，高優(yōu)先級任務的響應時間t≤0.5s，低優(yōu)先級任務的響應時間t≤0.7s。由于搶占的次數(shù)有限，所以任務切換開銷不大，有利于提高系統(tǒng)效率。

　　搶占式和非搶占式的復合多任務調度策略已成功應用于某記錄儀，達到了預期的目標。

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