嵌入式软件体系结构.ppt
嵌入式软件体系结构南京大学软件学院宋健建内容n影响选择的因素n轮转结构n带中断的轮转结构n函数队列调度n实时操作系统影响选择的因素n系统对各种不同事件的响应时间n结构的复杂度n对响应时间和优先级进行控制的程度轮转结构n轮转结构(round-robin)n最简单的一种结构n主循环依次检查每个I/O设备，并为需要服务的设备提供服务。n不存在中断轮转结构(续)void main(void)while(TRUE)if(/I/O设备A需要服务)/关注I/O设备A /处理输入I/O设备A或从I/O设备A输出的数据 if(/I/O设备B需要服务)/关注I/O设备B /处理输入I/O设备B或从I/O设备B输出的数据 轮转结构示例n数字万用表n三个I/O设备：n对响应时间的需求数字万用表代码void vDigitalMultiMeterMain(void)enum OHMS_1,OHMS_10,VOLTS_100 eSwitchPosition;while(TRUE)eSwitchPosition=/读取开关位置 switch(eSwitchPosition)case OHMS_1:/读硬件来测量欧姆值 /将结果格式化 break;case OHMS_10:/读硬件来测量欧姆值 /将结果格式化 break;/将结果写入显示设备 轮转结构分析n优点n结构简单n缺点n最坏响应时间n缺乏优先级n结构缺乏可扩展性带中断的轮转结构n带中断的轮转结构n中断程序处理硬件特别紧急的需求，然后设置标记；n主循环轮询这些标记，然后根据这些需求进行后续的处理。带中断的轮转结构BOOL fDeviceA=FALSE;BOOL fDeviceB=FALSE;void interrupt vHandleDeviceA(void)fDeviceA=TRUE;void interrupt vHandleDeviceB(void)fDeviceB=TRUE;void main(void)while(TRUE)if(fDeviceA)if(fDeviceB)带中断的轮转结构示例n通信桥接器n两个端口(同时可作输入、输出)nA-B:加密；B-A:解密n特点：通信桥接器代码static QUEUE qDataFromLinkA,qDataFromLinkB,qDataToLinkA,qDataToLinkB;static BOOL fLinkAReadyToSend=TRUE;static BOOL fLinkBReadyToSend=TRUE;void interrupt vGotCharOnLinkA(void)char ch;ch=/read a character from Link A vQueueAdd(qDataFromLinkA,ch);void interrupt vGotCharOnLinkB(void)void interrupt vSentCharOnLinkA(void)fLinkAReadyToSend=TRUE;void interrupt vSentCharOnLinkB(void)通信桥接器代码（续）int main(void)/*initialize the 4 queues*/enable();while(TRUE)vEncrypt();if(fQueueHasData(qDataToLinkB)&fLinkBReadyToSend)ch=chQueueGetData(&qDataToLinkB);disable();/write ch to Link B fLinkBReadyToSend=FALSE;enable();vDecrypt();/The same as the above:write ch to Link A 通信桥接器代码（续）void vEncrypt(void)char chClear,chCryptic;while(fQueHasData(qDataFromLinkA)chClear=chQueueGetData(&qDataFromLinkA);chCryptic=/对chClear进行加密 vQueueAdd(&qDataToLinkB,chCryptic);void vDecrypt(void)带中断的轮转结构示例2n无线条形码扫描仪nI/O设备：n功能：n特点？n代码？带中断的轮转结构分析n优点n为硬件操作提供优先级。实质上，中断程序中的所有操作拥有比主程序中任务代码更高的优先级。n缺点n结构带来一定的复杂度n共享数据问题n优先级机制不彻底！所有任务代码以同样的优先级来执行。n改进方法？n任务的最坏响应时间：函数队列调度结构n函数队列调度结构n更复杂精细的结构n中断程序在一个函数指针队列中添加一个函数指针，以供主程序调用。n主程序仅需要从该队列中读取相应的指针并且调用相关函数。n引进任务优先级：通过对函数指针排队实现函数队列调度结构(续)void interrupt vHandleDeviceA(void)/关注I/O设备A /将function_A放到函数指针队列中void interrupt vHandleDeviceB(void)/关注I/O设备B /将function_B放到函数指针队列中void main(void)while(TRUE)while(/函数指针队列为空);/调用队列中的函数 void function_A(void)/处理设备A请求 void function_B(void)/处理设备B请求 函数队列调度结构分析n优点n提供了任务优先级n缺点n程序复杂n最坏响应时间？实时操作系统n明确提出“任务”概念n中断程序和任务代码之间的必要信号发送是通过实时操作系统处理的，并不需要使用共享变量来达到这个目标。n代码中并没有用循环来决定下一步要做什么。实时操作系统内部的代码决定什么任务代码可以运行。n操作系统可以在一个任务运行期间将其挂起，以便运行另一个任务。n结构可扩展性强。Review结构种类是否允许优先级任务代码的最坏响应时间代码改变时响应时间的稳定性简单性轮转结构不允许所有任务代码的总和差很简单带中断的轮转结构中断程序有优先级次序，所有任务代码在同一个优先级上所有任务代码的执行时间的总和(加上中断程序的执行时间)中断程序响应时间的稳定性好；任务代码响应时间的稳定性差必须处理中断程序和任务代码的共享数据函数队列调度结构中断程序有优先级次序，任务代码也有优先级次序最长函数的执行时间(加上中断程序的执行时间)相对较好必须处理共享数据，并且要编写函数排队代码实时操作系统结构中断程序有优先级次序，任务代码也有优先级次序0(加上中断程序的执行时间)(对优先级最高的任务来说)很好最复杂（尽管多数复杂部分是在操作系统内部）
