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TinyOS中基于优先级的软实时任务调度
TinyOS是一个轻量级的操作系统，针对无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）设计，能够运行在资源受限的小型设备上。在无线传感器网络中，大部分传感器节点是被动的，所以这些节点在接收到一定的条件触发时才会工作，以节约能量。此外，传感器网络中还需要实现多种物理感知和信息处理功能。这些功能都需要按照一定的优先级进行调度，保证任务能够按时完成，同时提高系统吞吐量，因此本文将对TinyOS中基于优先级的软实时任务调度进行分析。
一、TinyOS的任务调度机制
TinyOS采用事件驱动模型，任务调度是由事件驱动的。当系统产生新的事件时，TinyOS会将其插入到事件队列中，并因此触发与之相应的任务调度。TinyOS的任务调度采用轮询方式（Polling），检查是否有事件请求处理，如有则立即处理。如果事件没有被处理，则会阻塞该事件，并释放CPU来执行其他任务，以确保系统性能。
TinyOS的任务调度由两个级别的调度器实现：软件调度器和硬件调度器。软件调度器按照任务的优先级来调度任务，并将任务插入硬件调度器中，硬件调度器按照优先级执行任务。软件调度器和硬件调度器的互相衔接，构成了任务调度的完整机制。
二、TinyOS中基于优先级的软实时任务调度
在TinyOS中，因为任务调度采用轮询方式，又有较多的时间约束，所以需要合适的任务调度策略。基于优先级的软实时任务调度可以有效地解决任务调度的问题。
（一）任务优先级的定义
TinyOS中的任务优先级分为软件中断优先级和硬件中断优先级。软件中断优先级由软件调度器控制，硬件中断优先级由硬件调度器控制。硬件中断优先级高于软件中断优先级。同时，优先级数值越小，其优先级越高。
（二）任务调度算法
TinyOS中采用的任务调度算法是基于优先级的抢占调度算法（Priority-basedPreemptionSchedulingAlgorithm）。它的基本思想是：当系统产生一个新的高优先级事件时，当前正在运行的低优先级任务会被中断并且被放入就绪状态中，系统将开始执行高优先级任务，并在执行完该任务后，再回到低优先级任务继续执行。
（三）任务调度器实现
任务调度器的实现包括两个部分：软件调度器和硬件调度器。软件调度器负责检查当前任务队列中是否有就绪任务，并将它们按照优先级插入到硬件调度器中。硬件调度器负责按照任务优先级执行任务。
1、软件调度器实现
软件调度器主要由C语言中的宏和函数实现。TinyOS扩展了CC2420、NescTimer和GenericI2C等驱动程序，并以此为基础，实现了一套比较完整的任务调度器。
定义任务的优先级：
#defineLOWEST_PRI1
#defineHIGHEST_PRI32
定义任务结构体，由任务名称和优先级组成：
typedefstruct{
char*taskName;//任务名称
uint8_tpriority;//任务优先级
void(*taskFunc)(void);//任务函数
}OS_Event_t;
定义任务队列：
OS_Event_teventList[MAX_NUM_EVENTS];//最大事件数量
插入任务到队列中：
boolpriScheduler_post(OS_Event_tevt)
{
uint8_ti;
uint32_tsr;
boolret=false;
DISABLE_IRQ();//禁止中断
if(cnt<MAX_NUM_EVENTS){
for(i=0;i<cnt;i++){
if(evt.priority<=eventList[i].priority){
break;
}
}
for(uint8_tj=cnt-1;j>=i;j--){
eventList[j+1]=eventList[j];
}
eventList[i]=evt;//按照优先级插入到事件列表中
cnt++;
ret=true;
kickScheduler();//激活调度器
}
ENABLE_IRQ();//启用中断
returnret;
}
2、硬件调度器实现
硬件调度器主要由汇编语言和C语言中的函数实现。当软件调度器向硬件调度器发出调度指令后，硬件调度器会执行相应的任务，并在任务执行完毕后返回至软件调度器。
实现任务调度器时，需要考虑任务的优先级和执行时间的影响，因此需要将最高优先级的任务插入到具有最小寄存器的芯片上，以确保最短的执行时间。同时，需要保证高优先级任务的快速响应时间，以满足实时性的要求。
三、总结
综上所述，TinyOS中基于优先级的软实时任务调度是一种有效的任务调度策略，能够合理地安排任务执行顺序，并且能够保证高优先级任务的响应速度。在实际应用中，可以通过优化任务优先级设置和任