專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器及調(diào)度方法
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(kāi)發(fā)過(guò)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(chǎng)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(jiàn)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(lái)說(shuō)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(wèn)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(kāi)發(fā)了一種實(shí)時(shí) 性強(qiáng)、調(diào)度簡(jiǎn)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(guò)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(guò)這六種觸發(fā)方式使任務(wù)調(diào)度變得簡(jiǎn)單快捷，提高了實(shí)時(shí) 性，同時(shí)也精簡(jiǎn)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)査找就緒表中優(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(lái)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(lái)定義，包括事件等待任務(wù)名稱(chēng)、 事件狀態(tài)標(biāo)志、事件值指針、事件值長(zhǎng)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(lái) 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(wú)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)先檢査被中斷任務(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(cè)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)。
調(diào)度產(chǎn)生的條件主要有以下六種①當(dāng)任務(wù)進(jìn)入系統(tǒng)延時(shí)時(shí)，系統(tǒng)延時(shí) 函數(shù)根據(jù)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)模塊中的時(shí)鐘節(jié)拍設(shè)置當(dāng)前任務(wù)控制塊中的狀態(tài)標(biāo)志，任 務(wù)進(jìn)入延時(shí)等待狀態(tài)，然后調(diào)用任務(wù)調(diào)度算法模塊中調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。② 當(dāng)任務(wù)控制模塊中的事件等待函數(shù)進(jìn)入等待事件產(chǎn)生時(shí)，事件等待函數(shù)中設(shè) 置當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志，任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)，然后調(diào)用調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。③ 當(dāng)任務(wù)完成當(dāng)前操作，暫時(shí)不執(zhí)行其他操作時(shí)，調(diào)用掛起函數(shù)設(shè)置當(dāng)前任務(wù) 狀態(tài)標(biāo)志，任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)，然后調(diào)用調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。④當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘 中斷延時(shí)完成時(shí)產(chǎn)生時(shí)鐘中斷，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊在時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中將 各個(gè)延時(shí)任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志大于l的減l，比較是否存在延時(shí)結(jié)束任務(wù)，如果存 在，表示該任務(wù)的狀態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)，比當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)更高的就緒任務(wù)，如 果有，進(jìn)行調(diào)度；在其他中斷產(chǎn)生后，先運(yùn)行中斷服務(wù)程序，然后比較被中 斷任務(wù)是否加鎖，如果未加鎖，則進(jìn)行調(diào)度。⑤當(dāng)掛起任務(wù)等待的事件產(chǎn)生 或被其他任務(wù)激活時(shí)，其狀態(tài)變量被設(shè)置為就緒態(tài)，然后進(jìn)行調(diào)度。⑥任務(wù) 運(yùn)行到某個(gè)時(shí)刻，需要激活被掛起任務(wù)時(shí)，事件機(jī)制控制模塊調(diào)用激活任務(wù) 函數(shù)，然后調(diào)用調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。
由于在任務(wù)控制模塊、調(diào)度算法、調(diào)度機(jī)制等方面采用了更有效的實(shí)現(xiàn) 方法，既保證系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性，又減小了調(diào)度器的內(nèi)核大小，在 保證系統(tǒng)要求的前提下使得調(diào)度器的成本遠(yuǎn)低于操作系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和中低端儀器儀表對(duì)操作系統(tǒng)高實(shí)時(shí)、小內(nèi) 核、低成本的要求。和現(xiàn)行的常用嵌入式操作系統(tǒng)相比，該調(diào)度器可以方便 的移植到各種8位、16位單片機(jī)上，創(chuàng)建任務(wù)方便，內(nèi)核可以減少2KB以內(nèi)， 任務(wù)切換可以達(dá)到5us以內(nèi)，能夠滿足這些設(shè)備的要求，并大大降低了硬件成本和軟件成本。和傳統(tǒng)的超循環(huán)方式編程相比，由于采用了調(diào)度器，不同 功能的模塊可以用不同任務(wù)來(lái)管理，在產(chǎn)品換代或系統(tǒng)更新時(shí)，可以快速方 便地將原來(lái)的代碼移植到新的系統(tǒng)或產(chǎn)品上。


圖1本發(fā)明調(diào)度器總體控制流程圖
圖2任務(wù)調(diào)度算法狀態(tài)描述示意圖
圖3任務(wù)切換示意圖
圖4時(shí)鐘中斷任務(wù)切換流程圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對(duì)微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器的多任務(wù)、實(shí)時(shí)性、小內(nèi)核的要求， 設(shè)計(jì)了調(diào)度器的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、任務(wù)調(diào)度算法、事件機(jī)制、調(diào)度算法的時(shí)鐘 驅(qū)動(dòng)調(diào)度。
1. 多任務(wù)針對(duì)多任務(wù)要求，本發(fā)明采用常見(jiàn)的4種任務(wù)狀態(tài)就緒狀 態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、等待狀態(tài)和掛起狀態(tài)。就緒狀態(tài)描述的是等待運(yùn)行的任務(wù)狀 態(tài)；運(yùn)行態(tài)描述了任務(wù)正在運(yùn)行的狀態(tài)；等待狀態(tài)描述了任務(wù)處于延時(shí)等待 的狀態(tài)；掛起態(tài)描述任務(wù)當(dāng)前操作完成或正在等待事件產(chǎn)生的狀態(tài)。在調(diào)度 過(guò)程中，通過(guò)對(duì)任務(wù)控制塊中任務(wù)狀態(tài)字的設(shè)置來(lái)標(biāo)志任務(wù)狀態(tài)，調(diào)度器通 過(guò)檢測(cè)任務(wù)狀態(tài)字來(lái)確定任務(wù)的調(diào)度。
2. 實(shí)時(shí)性針對(duì)實(shí)時(shí)性要求，本發(fā)明采用精簡(jiǎn)內(nèi)核代碼、可剝奪式內(nèi)核 和中斷相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求。精簡(jiǎn)內(nèi)核使執(zhí)行的時(shí)間減少，可剝 奪內(nèi)核保證了實(shí)時(shí)性較高的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行的要求，中斷保證了硬件實(shí)時(shí)通信。 通過(guò)設(shè)置實(shí)時(shí)性要求較高的任務(wù)為更高優(yōu)先級(jí)，時(shí)鐘中斷產(chǎn)生時(shí)，比較當(dāng)前 任務(wù)和就緒態(tài)的其他任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，如果有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處于就緒態(tài)， 就進(jìn)行任務(wù)切換。同時(shí)通過(guò)中斷來(lái)響應(yīng)外部信號(hào)。這樣可滿足工業(yè)控制器及 儀器儀表的實(shí)時(shí)性的需要。
3. 小內(nèi)核為了解決內(nèi)核大小問(wèn)題，本發(fā)明采用單任務(wù)隊(duì)列，通過(guò)精簡(jiǎn) 任務(wù)控制塊，采用一個(gè)狀態(tài)字描述就緒、掛起和延時(shí)節(jié)拍計(jì)數(shù)三種狀態(tài)的方 式減少任務(wù)執(zhí)行代碼，通過(guò)事件來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的基本通信，精簡(jiǎn)調(diào)度算法減少內(nèi)核代碼，以實(shí)現(xiàn)小內(nèi)核的要求。
4.調(diào)度鎖針對(duì)一些任務(wù)要求執(zhí)行過(guò)程中不能被其他任務(wù)中斷，本發(fā)明 在任務(wù)控制塊中加入調(diào)度鎖標(biāo)志，在中斷服務(wù)程序執(zhí)行完成后，檢査被中斷 任務(wù)是否加鎖，如果加鎖不進(jìn)行調(diào)度，直接返回被中斷任務(wù)。保證個(gè)別任務(wù) 執(zhí)行的高可靠性和高實(shí)時(shí)性。用戶可以根據(jù)具體需要在任務(wù)中進(jìn)行加鎖或解 鎖，加鎖和解鎖在每個(gè)任務(wù)中必須是成對(duì)出現(xiàn)。在調(diào)用事件等待/觸發(fā)函數(shù)、 延時(shí)函數(shù)、任務(wù)掛起/激活函數(shù)之前必須解鎖。
下面針對(duì)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的說(shuō)明。
該嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器包括，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。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)、任務(wù)優(yōu)先級(jí)、任務(wù)入口地址和任務(wù)加鎖標(biāo)志以及任務(wù)就 緒表，通過(guò)任務(wù)狀態(tài)字描述任務(wù)狀態(tài)、延時(shí)節(jié)拍以及任務(wù)就緒表；任務(wù)調(diào)度 算法模塊通過(guò)調(diào)度函數(shù)描述任務(wù)狀態(tài)切換的各種條件，任務(wù)調(diào)度機(jī)制，每 個(gè)任務(wù)調(diào)用除中斷外的任何一個(gè)或幾個(gè)觸發(fā)方式，任務(wù)調(diào)度器才進(jìn)行調(diào)度； 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)度切換執(zhí)行優(yōu)先級(jí)最高的就緒任 務(wù)；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，根據(jù)任務(wù)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，激活函數(shù)確定是否進(jìn)行任務(wù)調(diào)度切換。
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(lái) 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(wú)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。
該調(diào)度器主要通過(guò)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實(shí)現(xiàn)。任務(wù)控制模塊通過(guò)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(guò)這些參數(shù)來(lái)描述任務(wù)的狀態(tài)、調(diào)度的條件。任務(wù)調(diào) 度算法模塊描述任務(wù)各種狀態(tài)切換的條件，任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊設(shè)定每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的周期，通過(guò)時(shí)鐘中斷來(lái)產(chǎn)生任務(wù)切換的節(jié)拍，完 成任務(wù)的定時(shí)調(diào)度，以保證調(diào)度器的實(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)控制塊和調(diào) 度算法是調(diào)度器的核心，事件、時(shí)鐘中斷是觸發(fā)調(diào)度的條件，為調(diào)度算法服務(wù)。
調(diào)度器總體控制流程圖如附圖1所示。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，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)調(diào)用系統(tǒng)延時(shí)、事件等待、掛起三個(gè)函數(shù)之一，事件機(jī)制控制 模塊控制任務(wù)由運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入等待或掛起狀態(tài)，調(diào)用任務(wù)調(diào)度算法模塊中調(diào) 度函數(shù)，讓出CPU控制權(quán)。當(dāng)出現(xiàn)時(shí)鐘中斷、事件觸發(fā)、任務(wù)激活三種情況 之一時(shí)，事件機(jī)制控制模塊控制任務(wù)狀態(tài)從掛起或等待狀態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)，調(diào) 用調(diào)度函數(shù)，任務(wù)獲得CPU控制權(quán)。
任務(wù)延時(shí)當(dāng)前任務(wù)由于需要延時(shí)調(diào)用系統(tǒng)延時(shí)函數(shù)設(shè)置當(dāng)前任務(wù)狀態(tài) 標(biāo)志為延時(shí)節(jié)拍，使任務(wù)由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入等待狀態(tài)，然后進(jìn)行任務(wù)調(diào)度；事件 等待由于當(dāng)前任務(wù)通過(guò)調(diào)用事件等待函數(shù)等待某個(gè)未發(fā)生的事件，設(shè)置當(dāng) 前任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志為0而使任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)，然后進(jìn)行任務(wù)調(diào)度；任務(wù)掛起 通過(guò)設(shè)置當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志為0使當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)從運(yùn)行態(tài)進(jìn)入掛起狀態(tài)， 然后進(jìn)行任務(wù)調(diào)度；事件驅(qū)動(dòng)函數(shù)是某個(gè)任務(wù)運(yùn)行時(shí)觸發(fā)某個(gè)事件有效時(shí)， 調(diào)用事件觸發(fā)函數(shù)設(shè)置事件狀態(tài)標(biāo)志為1和事件等待任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志為1使等 待該事件的任務(wù)從掛起狀態(tài)直接進(jìn)入就緒狀態(tài)，然后進(jìn)行任務(wù)調(diào)度；而激活 任務(wù)函數(shù)是指某個(gè)任務(wù)運(yùn)行到某個(gè)階段需要啟動(dòng)一個(gè)掛起的任務(wù)執(zhí)行時(shí)調(diào)用 激活任務(wù)函數(shù)設(shè)置該掛起任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志為1來(lái)使該任務(wù)從掛起狀態(tài)進(jìn)入就 緒態(tài)，然后進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。時(shí)鐘中斷可以使延時(shí)節(jié)拍依次減少，當(dāng)減為1時(shí)， 任務(wù)從等待狀態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)；其他中斷如果調(diào)用了事件驅(qū)動(dòng)函數(shù)或任務(wù)激活 函數(shù)，可以使事件等待任務(wù)從掛起狀態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)；在被中斷任務(wù)未加鎖的 情況下，中斷都會(huì)調(diào)用調(diào)度函數(shù)。
整個(gè)任務(wù)調(diào)度就是通過(guò)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、中斷這六種情況之一來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)狀態(tài)的改變，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度的觸發(fā)。在本發(fā)明中采用了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、調(diào)度邏輯順序和調(diào)度規(guī)則來(lái)具體實(shí) 現(xiàn)。以下對(duì)該調(diào)度器中各控制模塊的具體技術(shù)實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)描述。 1.任務(wù)控制模塊
任務(wù)控制模塊，主要由一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)管理任務(wù)執(zhí)行相關(guān)的參數(shù)，每個(gè)任 務(wù)在創(chuàng)建時(shí)復(fù)制一個(gè)相同的任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu)體。任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu)體由任務(wù)堆
棧、任務(wù)入口地址、任務(wù)狀態(tài)字、任務(wù)優(yōu)先級(jí)和任務(wù)加鎖標(biāo)志5個(gè)部分組成。 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(guò)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。這樣可以大大減小任務(wù)相關(guān)的參數(shù)，從而減小內(nèi) 核大小。
任務(wù)堆棧用于保護(hù)被中斷或高優(yōu)先級(jí)打斷的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，用一個(gè)長(zhǎng)整型指 針來(lái)指向堆棧空間的初始地址，初始化時(shí)指向任務(wù)堆?？臻g的頂部。任務(wù)在 切換時(shí)通過(guò)入口地址從堆?？臻g壓入或推出保護(hù)的任務(wù)數(shù)據(jù)。
任務(wù)入口地址是任務(wù)運(yùn)行時(shí)的初始地址，是一個(gè)長(zhǎng)整型指針，在任務(wù)創(chuàng) 建時(shí)初始化指向任務(wù)函數(shù)名。
任務(wù)狀態(tài)字，用來(lái)表示任務(wù)當(dāng)前的狀態(tài)和延遲的時(shí)間節(jié)拍數(shù)，用一個(gè)整 型或長(zhǎng)整型變量描述，0表示掛起狀態(tài)，l表示就緒狀態(tài)，大于l的值表示延 時(shí)節(jié)拍數(shù)，在任務(wù)創(chuàng)建時(shí)初始化0。延時(shí)節(jié)拍根據(jù)時(shí)鐘中斷周期值計(jì)算出延時(shí) 減1需要的中斷次數(shù)。具體計(jì)算是中斷次數(shù)=1次延時(shí)節(jié)拍時(shí)間/系統(tǒng)時(shí)鐘中 斷周期。比如狀態(tài)標(biāo)志大于1的數(shù)表示延時(shí)多少個(gè)毫秒，而時(shí)鐘中斷周期為 200微毫秒，則時(shí)鐘中斷產(chǎn)生5次狀態(tài)標(biāo)志減1。任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志通過(guò)任務(wù)延時(shí)、 事件等待、事件觸發(fā)、任務(wù)掛起、任務(wù)激活、時(shí)鐘中斷來(lái)進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)調(diào) 度函數(shù)來(lái)進(jìn)行判別。
任務(wù)優(yōu)先級(jí)表示任務(wù)優(yōu)先獲得運(yùn)行權(quán)的級(jí)別，保證實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù) 得到運(yùn)行。根據(jù)操作系統(tǒng)允許的最大任務(wù)數(shù)來(lái)定義數(shù)據(jù)類(lèi)型，如最多支持的 任務(wù)數(shù)為64個(gè)，用一個(gè)8位數(shù)據(jù)描述。數(shù)字越小優(yōu)先級(jí)越高，可以用任務(wù)號(hào) 來(lái)表示。任務(wù)切換時(shí)，就緒列表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。
調(diào)度鎖主要作用是保證部分任務(wù)執(zhí)行的實(shí)時(shí)性和可靠性，用一個(gè)無(wú)符號(hào) 字符型變量表示。任務(wù)加鎖標(biāo)志表示中斷處理完成后，根據(jù)被中斷任務(wù)加鎖標(biāo)志值來(lái)確定是否進(jìn)行調(diào)度，o表示未加鎖，被中斷任務(wù)可以被搶占，調(diào)用調(diào)
度函數(shù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換；l表示加鎖，被中斷任務(wù)不能被強(qiáng)占，中斷完成后返回 被中斷任務(wù)。任務(wù)的加鎖和解鎖通過(guò)專(zhuān)門(mén)的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，任務(wù)中必須是成對(duì) 出現(xiàn)，否則，可能造成系統(tǒng)只運(yùn)行加鎖任務(wù)。
在調(diào)度器任務(wù)控制模塊中設(shè)置一個(gè)全局任務(wù)控制塊數(shù)組來(lái)表示任務(wù)控制 塊列表，每個(gè)任務(wù)在創(chuàng)建時(shí)復(fù)制一個(gè)對(duì)應(yīng)的任務(wù)控制塊來(lái)描述任務(wù)的屬性。 創(chuàng)建任務(wù)就是調(diào)用任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)把任務(wù)函數(shù)名賦給任務(wù)控制塊數(shù)組中任務(wù)入 口地址；為任務(wù)開(kāi)辟堆?？臻g，初始化該任務(wù)的任務(wù)堆棧；每個(gè)任務(wù)設(shè)置一 個(gè)且僅有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)也可以用任務(wù)的ID號(hào)來(lái)表示；任務(wù)初始 狀態(tài)設(shè)置為就緒態(tài)；加鎖標(biāo)志初始狀態(tài)為空，用戶可根據(jù)具體情況在任務(wù)中 調(diào)用加鎖、解鎖函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
2.任務(wù)調(diào)度算法模塊
任務(wù)調(diào)度算法模塊規(guī)定描述任務(wù)狀態(tài)切換的條件，任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式， 它具體表現(xiàn)在操作系統(tǒng)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)度的執(zhí)行條件中。任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式主要 有六種事件等待、事件觸發(fā)、中斷、任務(wù)延時(shí)、任務(wù)掛起和任務(wù)激活，這 六種方式中都包含了任務(wù)調(diào)度函數(shù)的調(diào)用，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)方式來(lái)調(diào)用調(diào)度函數(shù)。
所有任務(wù)的狀態(tài)字組成了整個(gè)操作系統(tǒng)的就緒表，采用一個(gè)變量實(shí)現(xiàn)了 三種狀態(tài)的描述，精簡(jiǎn)了調(diào)度器的內(nèi)核。任務(wù)調(diào)度算法模塊在這六種觸發(fā)方 式的作用下設(shè)置對(duì)應(yīng)的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志，然后在就緒列表中找到優(yōu)先級(jí)最高的 任務(wù)，并把這個(gè)任務(wù)切換到運(yùn)行狀態(tài)。在任務(wù)控制塊列表中使用任務(wù)在列表 中的相對(duì)位置表示優(yōu)先級(jí)的高低，并不需要實(shí)際的對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較，
這樣可以節(jié)省調(diào)度時(shí)間。如圖2所示為任務(wù)調(diào)度算法狀態(tài)描述示意圖。具體
的方法如下
(1)任務(wù)狀態(tài)切換主要由任務(wù)延時(shí)、事件等待、任務(wù)掛起、事件觸發(fā)、 任務(wù)激活、中斷服務(wù)程序等函數(shù)的調(diào)度組成。任務(wù)的狀態(tài)由任務(wù)控制塊中的 任務(wù)狀態(tài)字給出。
當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷時(shí)，不管是時(shí)鐘中斷還是其他中斷，操作系統(tǒng)進(jìn)入中斷 服務(wù)程序，如果是系統(tǒng)時(shí)鐘中斷，則檢査各延時(shí)任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志是否大于l,如果大于l，則減l，如果減l后等于l，表示任務(wù)延時(shí)結(jié)束，延時(shí)任務(wù)進(jìn)入
就緒態(tài)。
當(dāng)某個(gè)事件產(chǎn)生時(shí)，設(shè)置事件狀態(tài)標(biāo)志為l,事件觸發(fā)函數(shù)通過(guò)該事件屬 性找到等待該事件對(duì)應(yīng)的等待任務(wù)，將該任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為l，事件等待 任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。
當(dāng)當(dāng)前任務(wù)調(diào)用任務(wù)激活函數(shù)激活某個(gè)被掛起的任務(wù)時(shí)，置被激活任務(wù) 狀態(tài)標(biāo)志為l，被激活任務(wù)從掛起狀態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)。
當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷時(shí)，不管是時(shí)鐘中斷還是其他中斷，操作系統(tǒng)進(jìn)入中斷 服務(wù)程序，如果是系統(tǒng)時(shí)鐘中斷，則檢查各延時(shí)任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志是否大于l， 如果大于l，則減l，如果減l后等于l，表示任務(wù)延時(shí)結(jié)束，延時(shí)任務(wù)進(jìn)入 就緒態(tài)。
當(dāng)某個(gè)事件產(chǎn)生時(shí)，事件觸發(fā)函數(shù)通過(guò)該事件屬性找到等待該事件對(duì)應(yīng) 的等待任務(wù)，將該任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為l，事件等待任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。
當(dāng)當(dāng)前任務(wù)調(diào)用任務(wù)激活函數(shù)激活某個(gè)被掛起的任務(wù)時(shí)，置被激活任務(wù) 狀態(tài)標(biāo)志為l，被激活任務(wù)從掛起狀態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)。
如圖3所示為任務(wù)切換示意圖，描述了任務(wù)切換過(guò)程。具體切換過(guò)程包 括，當(dāng)前事件運(yùn)行在任務(wù)延時(shí)、事件等待、任務(wù)掛起、事件觸發(fā)、任務(wù)激活、 五種任務(wù)狀態(tài)之一時(shí)，或者中斷產(chǎn)生且被中斷任務(wù)未加鎖時(shí)，進(jìn)入任務(wù)調(diào)度。
然后，任務(wù)調(diào)度算法模塊在就緒表從任務(wù)控制塊隊(duì)列的頭部(即任務(wù)優(yōu) 先級(jí)為0的任務(wù))開(kāi)始依次檢查任務(wù)就緒標(biāo)志，如果任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志-l,表示 當(dāng)前任務(wù)為非就緒狀態(tài)，繼續(xù)檢査下一個(gè)優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。如果任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志 為l，則找到最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)。
最后，調(diào)度函數(shù)比較當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)和當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)是否相同，如 果相同則退出調(diào)度，否則，先按照順序保存當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)到任務(wù)?？臻g，再 將CPU的堆棧指針指向需運(yùn)行的任務(wù)棧頂，從棧空間將任務(wù)狀態(tài)值，恢復(fù)程 序計(jì)數(shù)器值，運(yùn)行該任務(wù)。
內(nèi)核采用可剝奪式內(nèi)核，在其他中斷服務(wù)程序完成后，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(cè)就緒表中是否存在優(yōu)先級(jí)更高的就緒任務(wù)，如果有，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)行完成 后，恢復(fù)被中斷任務(wù)狀態(tài)。由于內(nèi)核較小，控制任務(wù)不多，本調(diào)度器不允許 中斷嵌套。
3. 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊
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(lái)分配每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的先后 順序。每個(gè)時(shí)鐘中斷產(chǎn)生時(shí)，時(shí)鐘中斷服務(wù)程序比較是否任務(wù)加鎖，每個(gè)任 務(wù)的加鎖和解鎖是成對(duì)出現(xiàn)的，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) 行到任務(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)性和可靠性。
為了確保調(diào)度器的實(shí)時(shí)性，使每個(gè)任務(wù)都能得到實(shí)時(shí)調(diào)度，在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) 調(diào)度模塊中采用時(shí)鐘定時(shí)中斷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的定時(shí)切換。時(shí)鐘每產(chǎn)生一 次中斷就比較一次就緒表中的就緒任務(wù)的優(yōu)先級(jí)任務(wù)，每次査找優(yōu)先級(jí)最高 的就緒任務(wù)，然后調(diào)度切換執(zhí)行優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)。用戶可以根據(jù)實(shí)時(shí) 性要求設(shè)置時(shí)鐘中斷的周期。
同時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)自動(dòng)檢查每個(gè)被延遲的任務(wù)，當(dāng)任務(wù)的延時(shí)結(jié) 束時(shí)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)調(diào)度模塊自動(dòng)將任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為就緒狀態(tài)并進(jìn)行一次任務(wù)調(diào) 度。時(shí)鐘中斷任務(wù)切換驅(qū)動(dòng)調(diào)度過(guò)程見(jiàn)附圖4，具體算法如下
(1) 時(shí)鐘中斷服務(wù)程序從任務(wù)控制塊列表頭部開(kāi)始順序檢查各任務(wù)狀態(tài) 字，根據(jù)延時(shí)節(jié)拍周期計(jì)算需要的時(shí)鐘節(jié)拍數(shù)，當(dāng)延時(shí)周期滿足要求后將所 有延遲任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)字減1。
判斷延時(shí)狀態(tài)標(biāo)志是否大于l，如不大于l，執(zhí)行步驟(3);如大于l， 延時(shí)狀態(tài)標(biāo)志減l，檢查各個(gè)延時(shí)任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志是否為l;
(2) 當(dāng)當(dāng)前延遲任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志變?yōu)閘時(shí)，表示任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，該任 務(wù)延時(shí)結(jié)束，判斷當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)是否加鎖；
(3) 任務(wù)調(diào)度函數(shù)判斷被中斷任務(wù)是否加鎖，如果加鎖，時(shí)鐘中斷服務(wù) 程序返回被中斷任務(wù)繼續(xù)運(yùn)行；如果未加鎖，檢測(cè)就緒態(tài)任務(wù)優(yōu)先級(jí)是否大 于當(dāng)前任務(wù)，如是，進(jìn)入中斷級(jí)調(diào)度，返回被中斷任務(wù)進(jìn)行一次任務(wù)調(diào)度。
4. 事件機(jī)制控制模塊事件機(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)方式及事件操作函數(shù)等。任務(wù)事件由一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)定義，包括事件 等待任務(wù)名稱(chēng)、事件狀態(tài)標(biāo)志、事件值指針、事件值長(zhǎng)度等。每個(gè)與至少兩 個(gè)以上的任務(wù)事件相關(guān)聯(lián)，其中一個(gè)任務(wù)等待事件，其它任務(wù)設(shè)置事件。事 件的操作包括等待事件和觸發(fā)事件，等待事件設(shè)置任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志為掛起狀
態(tài)，調(diào)用調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度；觸發(fā)事件設(shè)置等待任務(wù)狀態(tài)為就緒態(tài)，調(diào)用調(diào)
度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。
該調(diào)度器采用事件機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的通信及調(diào)度驅(qū)動(dòng)。事件結(jié)構(gòu)模塊 中主要包括事件的關(guān)聯(lián)任務(wù)、事件狀態(tài)標(biāo)志、事件值、事件值長(zhǎng)度等。在事 件初始化時(shí)必須配置事件的等待關(guān)聯(lián)任務(wù)，用等待任務(wù)名初始化，事件狀態(tài) 標(biāo)志表示該事件是否產(chǎn)生，定義事件狀態(tài)標(biāo)志為1表示產(chǎn)生事件，為0表示 未產(chǎn)生事件。當(dāng)任務(wù)運(yùn)行過(guò)程中需要等待某個(gè)事件產(chǎn)生后才能繼續(xù)運(yùn)行該任 務(wù)，任務(wù)通過(guò)事件等待函數(shù)等待一個(gè)事件的產(chǎn)生，通過(guò)檢測(cè)事件狀態(tài)標(biāo)志的 值來(lái)確定是否進(jìn)行調(diào)度。如果事件狀態(tài)標(biāo)志為l,表示事件有效，則讀取事件 值，繼續(xù)運(yùn)行該任務(wù)；如果事件狀態(tài)標(biāo)志為0，表示事件沒(méi)有產(chǎn)生，則置當(dāng)前 任務(wù)進(jìn)入掛起狀態(tài)，進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。如其他任務(wù)或中斷觸發(fā)該事件產(chǎn)生，則 通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)函數(shù)設(shè)置該事件狀態(tài)標(biāo)志為l，同時(shí)設(shè)置等待事件任務(wù)狀態(tài)為1, 同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的事件值和長(zhǎng)度，然后調(diào)用調(diào)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。等待事件任務(wù) 根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)后，通過(guò)事件獲取相應(yīng)的事件值，完成任務(wù)間的通信。
權(quán)利要求
1、一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，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，其特征在于，任務(wù)控制模塊用一個(gè)結(jié)構(gòu)體定義任務(wù)調(diào)度相關(guān)的堆棧指針、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)優(yōu)先級(jí)、任務(wù)入口地址和任務(wù)加鎖標(biāo)志，通過(guò)任務(wù)狀態(tài)字描述任務(wù)的就緒、掛起、延時(shí)節(jié)拍等狀態(tài)和任務(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)切換的條件及任務(wù)調(diào)度觸發(fā)方式，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；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)；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；根據(jù)任務(wù)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)的高低來(lái)確定是否進(jìn)行任務(wù)調(diào)度切換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，其特征在于，任務(wù)事件由包 括事件等待任務(wù)名稱(chēng)、事件狀態(tài)標(biāo)志、事件值指針、事件值長(zhǎng)度的一個(gè)結(jié)構(gòu) 體定義。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，其特征在于，如果當(dāng)前任務(wù) 的優(yōu)先級(jí)低于任務(wù)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(wú)效，則進(jìn)行 調(diào)度，否則不進(jìn)行調(diào)度；如果每個(gè)任務(wù)處于除中斷外的任何一個(gè)或幾個(gè)觸發(fā) 方式，任務(wù)調(diào)度器才進(jìn)行調(diào)度。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，其特征在于，在任務(wù)控制模 塊中設(shè)置一個(gè)全局任務(wù)控制塊數(shù)組來(lái)表示任務(wù)控制塊列表，在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)復(fù)制一個(gè)對(duì)應(yīng)的任務(wù)控制塊來(lái)描述任務(wù)的屬性，調(diào)用任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)把任務(wù)函數(shù)名賦給任務(wù)控制塊數(shù)組中任務(wù)入口地址；為任務(wù)開(kāi)辟堆?？臻g；每個(gè)任務(wù)設(shè) 置一個(gè)優(yōu)先級(jí)；任務(wù)初始狀態(tài)設(shè)置為就緒態(tài)；加鎖標(biāo)志初始狀態(tài)為空。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器，其特征在于，所述任務(wù)調(diào)度 觸發(fā)方式包括任務(wù)延時(shí)、事件等待、任務(wù)掛起、事件觸發(fā)、任務(wù)激活、中斷六種方式。
6、 一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，初始化任務(wù)控制模塊， 創(chuàng)建任務(wù)；就緒表中最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)獲得運(yùn)行權(quán)，等待時(shí)鐘中斷產(chǎn)生任務(wù)調(diào) 度；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)行狀態(tài)；當(dāng)任 務(wù)調(diào)用系統(tǒng)延時(shí)、事件等待、掛起三個(gè)函數(shù)之一，事件機(jī)制控制模塊控制任 務(wù)讓出CPU控制權(quán)進(jìn)入掛起或等待狀態(tài)，然后啟動(dòng)就緒表中優(yōu)先級(jí)最高的任 務(wù)運(yùn)行；當(dāng)任務(wù)出現(xiàn)中斷、事件觸發(fā)、任務(wù)激活三種情況之一時(shí)，任務(wù)控制 模塊控制任務(wù)狀態(tài)從等待或掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)；當(dāng)中斷服務(wù)程序結(jié)束，調(diào) 度函數(shù)先檢査被中斷任務(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(cè)就緒表中是否存在優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)，如果有，調(diào)度函數(shù)將當(dāng) 前任務(wù)狀態(tài)進(jìn)行壓棧保護(hù)，調(diào)用任務(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，繼續(xù)運(yùn)行被中斷任務(wù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述系統(tǒng)延 時(shí)函數(shù)設(shè)置該任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志為延時(shí)節(jié)拍，任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)；所述事件等 待函數(shù)設(shè)置該任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志為掛起狀態(tài)；所述掛起函數(shù)請(qǐng)求掛起時(shí)， 設(shè)置該任務(wù)的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志為掛起狀態(tài)。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，任務(wù)狀態(tài)由掛起或等待狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)的條件具體為滿足以下三種情況之一，① 當(dāng)時(shí)鐘中斷致使延時(shí)節(jié)拍減為1時(shí)，表示任務(wù)延時(shí)結(jié)束，狀態(tài)標(biāo) 志進(jìn)入就緒態(tài)；② 當(dāng)任務(wù)觸發(fā)某個(gè)事件產(chǎn)生時(shí)，等待該事件的任務(wù)狀態(tài)設(shè)置為就緒 狀態(tài)；③ 當(dāng)任務(wù)調(diào)用激活任務(wù)函數(shù)激活某個(gè)被掛起的任務(wù)，該任務(wù)狀態(tài)標(biāo) 志就從掛起狀態(tài)設(shè)置為就緒狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種微嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度器及調(diào)度方法，涉及工業(yè)控制及智能儀器儀表相關(guān)領(lǐng)域。本發(fā)明在調(diào)度過(guò)程中，通過(guò)對(duì)任務(wù)控制塊中任務(wù)狀態(tài)字的設(shè)置來(lái)標(biāo)志任務(wù)狀態(tài)，調(diào)度器通過(guò)檢測(cè)任務(wù)狀態(tài)字來(lái)確定任務(wù)的調(diào)度，通過(guò)時(shí)鐘和事件來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)度；采用精簡(jiǎn)內(nèi)核代碼、可剝奪式內(nèi)核和中斷相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求；采用一個(gè)狀態(tài)字實(shí)現(xiàn)就緒、掛起和延時(shí)計(jì)數(shù)多用途的方式減少任務(wù)執(zhí)行代碼，精簡(jiǎn)調(diào)度算法減少內(nèi)核代碼；在任務(wù)控制塊中加入調(diào)度鎖標(biāo)志，用戶可以根據(jù)具體需要在任務(wù)中進(jìn)行加鎖或解鎖。解決了中低端智能儀器儀表傳統(tǒng)的編程方式存在的問(wèn)題以及對(duì)實(shí)時(shí)性、低功耗、小內(nèi)核的要求，提高了編程效率和代碼可移植性。
文檔編號(hào)G05B19/04GK101290588SQ200810069439
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者丘寶梅, 馮輝宗, 明 岑, 章亮飛, 敏 蘇, 蔣建春, 郭東進(jìn) 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)