基于时间触发形式的电子控制系统设计.docx

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1、基于时间触发形式的电子控制系统设计fenghy导语：本文涉及的跟踪系统采用传感器跟踪与天文定位跟踪相结合的形式。引言电子控制系统一般都是实时系统，常需处理很多并发事件的输入数据流。这些事件的到来次序和几率通常是不可预测的，而且还要求系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应。对于怎样控制系统的复杂行为，普遍采用的是事件触发方案，即系统的所有行为响应系统外部事件而执行。然而，中断丧失与事件触发系统的开销是人们经常忽略的一个问题，讨论了一个这样的例子：一个包含27个任务、采用RM调度算法的事件触发系统，CPU的实际利用率仅为18。同时，电子控制系统也可以看作是一个能实时收集一组定义好的输入值，同时

2、在预先确定的时间间隔给出一个正确输出的实时系统。为了知足平安、低本钱及程序尽可能简单等苛刻要求，电子控制系统的开发最终走向时间触发构造1。时间触发意味着所有的与输入采样、计算及输出结果等相关的动作在预先给定的时间前执行，因此能保证准确的调度时间。1时间触发系统的任务调度器调度器是一种用于电子控制系统的运行环境，也可看作是一个简单的操纵系统。在电子控制系统中使用调度器可以缩短开发时间，进步软件的模块化程度。调度用具有合作式与抢占式两种形式。假如一个被唤醒的高优先级任务可以打断其他正在运行的低优先级任务，那么调度器是抢占式的；反之，那么是合作式的。由于其应用背景的特殊性，电子控制系统运行的任务绝大

3、多数是周期性任务如周期性的数据收集任务、LED显示刷新任务等，并且任务的停当时间、开场时间、执行时间和截止期限等信息均可预先知道。因此，可以采用基于时间触发形式的合作式调度器，即任务在特定时刻以周期性或者单次方式被调度。2时间触发合作式调度器的机制时间触发合作式调度器通常通过一个硬件定时器来实现，所有的任务都是由时间触发的，这也意味着除了定时器中断以外，再也没有其他形式的中断。硬件定时器将被设置为产生一个周期中断信号，这个中断信号的频率约为1kHz。时间触发合作式调度器的主要功能就是唤醒在预先确定好时间执行的任务。在工作时间，调度器检查静态的任务链表，根据任务的周期判定是否有任务需执行，假如有

4、那么立即执行任务；任务执行完后继续检查任务链表，重复上一个经过。完成链表检查后，由于节能的关系，CPU进入休眠状态，直到下一个时钟节拍的到来。其任务调度机制如图1所示。由于合作式调度器能保证在同一时刻，系统中只有一个任务被触发，而且在任何时刻系统中都可以保证有任务在执行。这样，系统的使用效率得到了进步。在分布式系统中，各个节点间存在着时间的漂移由于每个节点所处的环境以及时钟晶振的制作工艺等存在差异，所以必须动态地对节点时钟进展调整，使整个系统的各个节点时钟可以同步。合作式调度器可靠而且可预测的主要原因是在任一时刻只有一个任务是活动的，这个任务运行直到完成，然后再由调度器来控制。假如抢占式调度，

5、有多个活动任务，执行上下文切换及关键段保护等将增加系统的开销。图2比拟了使用合作式调度器与抢占式调度器设计巡航系统的情况。可以看到，采用合作式调度形式可以精简所需的代码行数，节省程序存储器和数据存储器空间。同时，很多研究说明，相对于抢占式调度器，除任务级的响应时间快很多外，合作式调度器还具有很多优点。例如，文献指出与抢占式替换方案相比，合作式调度有以下四个优点：简单，可减小系统开销，轻易测试以及更轻易让权威机构承受这种形式的调度。3应用实例太阳跟踪系统是针对太阳能空调、高效太阳能光伏发电、高效太阳能热水器等需要对太阳进展实时跟踪的应用领域设计的，通过使设备的某一面时刻与太阳光保持垂直，获取最大的太阳能量。本文涉及的跟踪系统采用传感器跟踪与天文定位跟踪相结合的形式。即通过当地的经纬度与当前日期计算日出、日落时间，然后根据日落、日出的时间差及电机