基于ARM的嵌入式系统设计与实现第8讲 嵌入式实时多任务.pdf

基于ARM的嵌入式系统
设计与实现

DesignandImplementationofARMBased
EmbeddedSystems

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基于ARM的嵌入式系统设计与实现

第1讲嵌入式系统基础
第2讲基于ARM的板级嵌入式系统硬件平台
第3讲从软件开发的角度看ARM硬件平台
第4讲板级嵌入式软件开发与运行环境
第5讲基于ARM的硬件系统的启动及初始化
第6讲嵌入式操作系统移植和使用
第7讲板级嵌入式设备驱动程序
第8讲嵌入式实时多任务应用软件
第9讲嵌入式系统的测试与调试
第10讲嵌入式系统的优化

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第8讲嵌入式实时多任务应用软件

8.1引言
8.2传统实时软件开发
8.3基于实时操作系统的多任务软件开发
8.4常用实时嵌入式软件组件
8.5小结
8.6实验

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8.1引言

嵌入式系统作为专用的计算机系统，往往对应
用软件的实时性提出了一定的要求。在早期的单片
机开发中，往往利用中断满足实时性要求。当系统
变得越来越复杂时，基于中断的应用软件不能满足
要求，而且也会带来设计和调试等方面的问题。基
于实时操作系统的多任务应用软件将很好的解决这
些问题。

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8.2传统实时软件开发（1）

Main()
{
InitHardware();//初始化硬件
InitData();//初始化数据
while()//主程序进入循环等待
{
dosomething();//周期性一些操作
}
}
ISRXX()
{
有实时性要求的工作
}

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8.2传统实时软件开发（2）

传统的不基于操作系统的应用软件一般使用外部
中断来满足实时性要求。系统在上电后，跳转到
用户代码段执行，用户程序代码首先对硬件和数
据进行必要的初始化，随后将进入一个循环。将
对实时性要求不高的一些操作放在循环体内执
行。一些对实时性有要求的操作，如A/D数据采
集，串口数据发送等操作放在外部的时钟中断或
设备中断服务子程序中。

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8.2传统实时软件开发（3）

基于中断应用软件的不足：
a)不能满足复杂的应用
b)时序问题
c)很难调试

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8.3基于实时操作系统的多任务软件开发

8.3.1实时多任务的基本概念
8.3.2实时操作系统多任务内核
8.3.3多任务通讯
8.3.4实时多任务软件实现

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8.3.1实时多任务的基本概念（1）

任务：任务是代码运行的一个映像，从系统的角度看，任
务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待
CPU、I/O设备及内存空间等系统资源，并独立于其它任
务，与它们一起并发运行（宏观上如此）。
多任务：多任务运行的实现实际上是靠CPU(中央处理单
元)在许多任务之间转换、调度。CPU只有一个，轮番服
务于一系列任务中的某一个。多任务运行很像前后台系
统，但后台任务有多个。多任务运行使CPU的利用率得到
最大的发挥，并使应用程序模块化。在实时应用中，多任
务化的最大特点是，开发人员可以将很复杂的应用程序层
次化。使用多任务，应用程序将更容易设计与维护。

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8.3.1实时多任务的基本概念（2）

临界区：指处理时不可分割的代码。一旦这部分
代码开始执行，则不允许任何中断打入。为确保
临界段代码的执行，在进入临界段之前要关中
断，而临界段代码执行完以后要立即开中断。
资源：任何为任务所占用的实体都可称为资源。
资源可以是输入输出设备，例如打印机、键盘、
显示器，资源也可以是一个变量，一个结构或一
个数组等。

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8.3.1实时多任务的基本概念（3）

ContextSwitch：在有的书中翻译成上下文切换，实际含