嵌入式實(shí)時系統(tǒng)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1.3 實(shí)時應(yīng)用程序

實(shí)時應(yīng)用程序是基于嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)、利用操作系統(tǒng)提供的實(shí)時機(jī)制完成特定的嵌入式實(shí)時系統(tǒng)具體功能的應(yīng)用程序。

在以上三個部分中，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)是嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的核心，是應(yīng)用程序開發(fā)和運(yùn)行的平臺，是嵌入式實(shí)時系統(tǒng)區(qū)別于其他通用計算機(jī)系統(tǒng)的集中體現(xiàn)，也是推動嵌入式實(shí)時系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

1.2 嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

除了具有操作系統(tǒng)的共性以外，為適應(yīng)“嵌入式實(shí)時”應(yīng)用，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)還具有實(shí)時性、微內(nèi)核結(jié)合擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)通用性與可配置性、操作系統(tǒng)不對外設(shè)作假設(shè)等突出特點(diǎn)。

1.2.1 實(shí)時性

實(shí)時表示“及時”，是一個相對概念；實(shí)時性表明操作系統(tǒng)在可預(yù)見的時間內(nèi)響應(yīng)和處理外部事件的能力，是嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。為保證良好的實(shí)時性，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)一般采用多任務(wù)機(jī)制，以并發(fā)方式執(zhí)行應(yīng)用程序。

1.2.2 微內(nèi)核結(jié)合擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)通用性與可配置性

為了在結(jié)構(gòu)和功能上適應(yīng)不同的“嵌入式”應(yīng)用，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)通常采用微內(nèi)核與可配置的功能模塊相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，使操作同時具備了通用性和可配置性。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。


1.2.3 操作系統(tǒng)不對外設(shè)作假設(shè)

操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)只與CPU有關(guān)，而不假設(shè)CPU以外的其他物理硬件。與硬件相關(guān)的功能依靠另外一個叫做板級支持包（Board Support Package）的軟件層次來完成，從而實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的“硬件無關(guān)性”，提高了系統(tǒng)的通用性和可移值性。

其中2和3作為嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，有力地推動了嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。

1.3 嵌入式實(shí)時系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的對比

嵌入式實(shí)時系統(tǒng)與通用計算機(jī)對比見表1。通過對比可以看出：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。

表1 嵌入式實(shí)時系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的對比

2 嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計實(shí)現(xiàn)一個嵌入式實(shí)時系統(tǒng)不僅需要完成應(yīng)用程序的設(shè)計，還包括硬件環(huán)境的實(shí)現(xiàn)及操作系統(tǒng)的選擇等許多關(guān)鍵問題。

2.1 選擇適合的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)

嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的核心。操作系統(tǒng)的性能在很大程度上直接影響著整個系統(tǒng)的實(shí)時性能。因此，選擇合適的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)對于實(shí)現(xiàn)一個高性能的嵌入式時系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

2.2 仔細(xì)劃分應(yīng)用程序內(nèi)部的若干任務(wù)

作為另一個重要的軟件層次，應(yīng)用程序內(nèi)部任務(wù)的劃分也影響嵌入式時系統(tǒng)的整體性能。為兼顧嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的并發(fā)性整體吞吐量，任務(wù)的劃分應(yīng)當(dāng)遵循以下原理：

·功能獨(dú)立的操作應(yīng)當(dāng)一個單一的任務(wù)；

·功能聯(lián)系密切（耦合關(guān)系密切）的操作應(yīng)當(dāng)劃歸同一個任務(wù)；

·具有慢速I/O操作的功能應(yīng)當(dāng)劃分為單獨(dú)任務(wù)；

·不同優(yōu)級的操作劃分為不同的任務(wù)；

·擁有大量運(yùn)算的操作應(yīng)當(dāng)劃分為一個單獨(dú)的任務(wù)。

2.3 嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的調(diào)試

與通用計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計不同，嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的設(shè)計總會涉及硬件因素，因此，硬件平臺的調(diào)試是一個必要環(huán)節(jié)。在軟件方面，由于嵌入式實(shí)時系統(tǒng)通常是一個多任務(wù)系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的動態(tài)性，因此，系統(tǒng)的功能行為需要通過調(diào)試加以確定。