[發(fā)明專利]一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器及調(diào)度方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810069439.4
• 申請(qǐng)日: 2008-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN101290588A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣建春;馮輝宗;岑明;丘寶梅;章亮飛;郭東進(jìn);蘇敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48;G05B19/04
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及智能儀器儀表控制等相關(guān)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制領(lǐng)域和儀器儀表行業(yè)中，一些控制器和儀表正向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，中低端儀器儀表在軟件開發(fā)過程中存在傳統(tǒng)的超循環(huán)編程方式，具有效率低、帶碼可移植性和重用性差等缺點(diǎn)，因此，迫切要求采用具有任務(wù)調(diào)度功能的調(diào)度器或操作系統(tǒng)來改變以前順序執(zhí)行的超循環(huán)調(diào)用方式，以滿足資源管理和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)要求。

同時(shí)，常用的嵌入式操作系統(tǒng)由于內(nèi)核大、任務(wù)調(diào)度處理過于復(fù)雜、實(shí)時(shí)性等方面不能很好地適用智能儀器儀表小內(nèi)核、高實(shí)時(shí)、高可靠、低功耗的要求。常見的一些嵌入式操作系統(tǒng)如嵌入式linux由于其內(nèi)核大、功能強(qiáng)等特點(diǎn)一般用于功能較復(fù)雜的場合，如多媒體控制器、手持設(shè)備、交換機(jī)等。ucos-ii操作系統(tǒng)多用于控制、通信等設(shè)備中，但其調(diào)度復(fù)雜，造成最小內(nèi)核大。這些常見的嵌入式操作系統(tǒng)普遍存在核心調(diào)度器復(fù)雜、調(diào)度方式不靈活等不足。同時(shí)大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)在使用時(shí)都需要交納一定數(shù)額的費(fèi)用，這對(duì)一些本身成本較低的控制設(shè)備來說是不能接受的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有嵌入式操作系統(tǒng)普遍存在核心調(diào)度器復(fù)雜、最小內(nèi)核較大，調(diào)度方式不靈活等缺陷，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種實(shí)時(shí)性強(qiáng)、調(diào)度簡單、內(nèi)核小、成本低的嵌入式任務(wù)調(diào)度器，以及實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方法。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的嵌入式任務(wù)調(diào)度器主要包括任務(wù)控制模塊、任務(wù)調(diào)度算法模塊、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊、事件機(jī)制控制模塊等核心模塊。

任務(wù)控制模塊：定義任務(wù)調(diào)度相關(guān)的堆棧指針、任務(wù)狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、任務(wù)入口地址和任務(wù)加鎖標(biāo)志等任務(wù)屬性以及任務(wù)就緒表，通過任務(wù)狀態(tài)字描述任務(wù)的狀態(tài)，描述延時(shí)節(jié)拍以及任務(wù)就緒表。

任務(wù)調(diào)度算法模塊：規(guī)定任務(wù)各種狀態(tài)切換的條件，任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式。任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式主要有六種：任務(wù)延時(shí)、事件等待、任務(wù)掛起、事件觸發(fā)、任務(wù)激活、中斷，每個(gè)任務(wù)必須調(diào)用除中斷外的任何一個(gè)或一個(gè)以上的任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式。通過這六種觸發(fā)方式使任務(wù)調(diào)度變得簡單快捷，提高了實(shí)時(shí)性，同時(shí)也精簡了內(nèi)核。

時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊：采用時(shí)鐘定時(shí)中斷的方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)的定時(shí)切換，根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的先后順序，調(diào)度函數(shù)查找就緒表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。設(shè)定每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的周期，根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)來分配執(zhí)行的先后順序。每個(gè)時(shí)鐘中斷產(chǎn)生時(shí)，比較是否任務(wù)加鎖，如果任務(wù)未加鎖則進(jìn)行一次調(diào)度，就緒表中處于就緒態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)獲得CPU控制權(quán)，如果任務(wù)加鎖，當(dāng)該任務(wù)運(yùn)行任務(wù)解鎖時(shí)，才產(chǎn)生調(diào)度。這樣既保證了每個(gè)任務(wù)得到執(zhí)行，又可以根據(jù)具體需要設(shè)定每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的周期，提高了任務(wù)的實(shí)時(shí)性。

事件機(jī)制控制模塊：定義任務(wù)事件的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)任務(wù)事件在任務(wù)調(diào)度中的實(shí)現(xiàn)方式等。任務(wù)事件由一個(gè)結(jié)構(gòu)體來定義，包括事件等待任務(wù)名稱、事件狀態(tài)標(biāo)志、事件值指針、事件值長度等。事件機(jī)制控制包括等待事件和觸發(fā)事件，等待事件設(shè)置任務(wù)為掛起狀態(tài)，產(chǎn)生調(diào)度；激活事件設(shè)置等待任務(wù)狀態(tài)為就緒態(tài)，產(chǎn)生調(diào)度。

同時(shí)該調(diào)度器還設(shè)置任務(wù)搶占機(jī)制，當(dāng)中斷產(chǎn)生時(shí)，調(diào)度程序根據(jù)就緒表中處于最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)的高低以及加鎖標(biāo)志來確定是否進(jìn)行調(diào)度。如果當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)低于就緒表中的就緒態(tài)任務(wù)優(yōu)先級(jí)且加鎖標(biāo)志為無效，則進(jìn)行調(diào)度。否則不進(jìn)行調(diào)度。這樣保證了系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性。

本發(fā)明還提出一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方法，該方法具體包括，首先創(chuàng)建任務(wù)，初始化任務(wù)控制模塊；就緒表中最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)獲得運(yùn)行權(quán)，進(jìn)入主函數(shù)的空循環(huán)等待時(shí)鐘中斷產(chǎn)生任務(wù)調(diào)度，任務(wù)調(diào)度算法模塊的調(diào)度函數(shù)根據(jù)任務(wù)控制模塊中的任務(wù)入口地址進(jìn)入任務(wù)運(yùn)行，當(dāng)任務(wù)進(jìn)入系統(tǒng)延時(shí)、任務(wù)掛起、事件等待之一時(shí)，運(yùn)行任務(wù)讓出CPU控制權(quán)進(jìn)入掛起或等待狀態(tài)；當(dāng)任務(wù)系統(tǒng)延時(shí)結(jié)束、任務(wù)被其他任務(wù)激活或等待事件產(chǎn)生有效等情況之一發(fā)生時(shí)，任務(wù)控制模塊控制任務(wù)由其他狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)；當(dāng)中斷服務(wù)程序結(jié)束，任務(wù)調(diào)度算法模塊的調(diào)度函數(shù)先檢查被中斷任務(wù)是否加鎖，如果加鎖則直接返回任務(wù)；如果未加鎖，調(diào)度函數(shù)檢測就緒表中是否存在優(yōu)先級(jí)更高的就緒任務(wù)，如果有優(yōu)先級(jí)更高的就緒任務(wù)，調(diào)度函數(shù)將當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)進(jìn)行壓棧保護(hù)，然后調(diào)用任務(wù)級(jí)任務(wù)切換函數(shù)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，執(zhí)行完任務(wù)調(diào)度后，恢復(fù)被中斷任務(wù)狀態(tài)，繼續(xù)運(yùn)行被中斷任務(wù)。