專利名稱：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟件模塊管理技術(shù)，特別是指一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日趨廣泛。嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩部分，其中，軟件部分包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序與硬件的交互作用。
其中，任務(wù)是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中參與CPU調(diào)度的單位，不同的任務(wù)有自己的任務(wù)上下文(Context)和堆?？臻g，各任務(wù)之間共享內(nèi)存，每個(gè)任務(wù)都有相應(yīng)的任務(wù)入口函數(shù)，不同的任務(wù)可以有相同的任務(wù)入口函數(shù)。每個(gè)任務(wù)都有優(yōu)先級(jí)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一般采用優(yōu)先級(jí)搶占的調(diào)度策略，在多個(gè)任務(wù)就緒的情況下，只有優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)能夠獲得CPU運(yùn)行。
在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下，整個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序按任務(wù)被分割成若干個(gè)獨(dú)立的軟件模塊，每個(gè)模塊處理應(yīng)用程序的一部分功能，各個(gè)軟件模塊功能相對(duì)獨(dú)立，耦合性盡量地小并通過多任務(wù)通訊機(jī)制，如共享內(nèi)存、消息隊(duì)列、管道、信號(hào)量等，完成模塊之間的同步和協(xié)調(diào)工作。
但是，這種按照任務(wù)來劃分軟件模塊的方法需要上層應(yīng)用充分了解多任務(wù)操作系統(tǒng)軟件的原理和機(jī)制，實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，需要應(yīng)用軟件開發(fā)人員綜合考慮任務(wù)間通訊、臨界資源的保護(hù)、同步、互斥、任務(wù)間死鎖的產(chǎn)生等因素，否則將因不熟悉實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的機(jī)制導(dǎo)致一系列應(yīng)用軟件缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法，能夠屏蔽掉實(shí)時(shí)多任務(wù)應(yīng)用軟件開發(fā)過程中任務(wù)間臨界資源保護(hù)、同步、互斥，防止死鎖等問題，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開發(fā)過程。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法，在多任務(wù)應(yīng)用程序與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之間設(shè)置應(yīng)用軟件模塊管理層，該方法還包括建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法和應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法；所述建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，包括將整個(gè)應(yīng)用程序劃分為一個(gè)或一個(gè)以上功能標(biāo)識(shí)(FID)，為各FID配置優(yōu)先級(jí)；將每個(gè)FID劃分為一個(gè)或一個(gè)以上處理標(biāo)識(shí)(PID)；應(yīng)用軟件模塊管理層為每個(gè)FID登記優(yōu)先級(jí)、創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，為每個(gè)PID登記功能處理函數(shù)；所述應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法，包括a.源PID通過應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包，源PID填寫并發(fā)送該消息包；b.應(yīng)用軟件模塊管理層將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列；c.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度該目的PID所屬FID的消息處理任務(wù)；d.該消息處理任務(wù)從自身的消息隊(duì)列中讀取步驟b所述的消息包，通過應(yīng)用軟件模塊管理層調(diào)用目的PID的功能函數(shù)。
建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述劃分FID的方法為根據(jù)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的基本功能以及各基本功能的優(yōu)先級(jí)劃分。
建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述劃分PID的方法為根據(jù)各FID內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的具體功能劃分。
建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層還進(jìn)一步為FID登記一個(gè)或一個(gè)以上自處理任務(wù)及其優(yōu)先級(jí)。
建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述FID的消息隊(duì)列按優(yōu)先級(jí)劃分為一個(gè)以上的消息隊(duì)列。
建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層通過運(yùn)行應(yīng)用程序提供的配置文件完成FID和PID的登記。
步驟b中，應(yīng)用軟件模塊管理層根據(jù)消息包中的目的PID ID將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列。
步驟c中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)度消息處理任務(wù)的方法為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過應(yīng)用軟件模塊管理層提供的任務(wù)接口按應(yīng)用軟件模塊管理層登記的消息處理任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。
步驟d中，所述消息處理任務(wù)讀取消息包時(shí)，應(yīng)用軟件模塊管理層為該消息處理任務(wù)加入信號(hào)量保護(hù)。
在所述步驟d之后，該方法進(jìn)一步包括應(yīng)用軟件模塊管理層判斷目的PID是否轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，如果是，轉(zhuǎn)發(fā)該消息包；否則釋放該消息包。
其中，所述判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)消息包的方法為通過識(shí)別該消息包的狀態(tài)進(jìn)行判斷。
其中，所述目的PID轉(zhuǎn)發(fā)消息包時(shí)，該目的PID根據(jù)當(dāng)前接收方PID的ID對(duì)該消息包的目的PID ID進(jìn)行修改，并再次發(fā)送此消息包；所述轉(zhuǎn)發(fā)消息包為執(zhí)行步驟b。
其中，源PID對(duì)應(yīng)的CPU與目的PID對(duì)應(yīng)的CPU不相同時(shí)，將源PID對(duì)應(yīng)的CPU作為源CPU，目的PID對(duì)應(yīng)的CPU作為目的CPU，在執(zhí)行所述步驟b之前，該方法進(jìn)一步包括源CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息包至目的CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層，收到消息包的應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)并填寫消息包；
則步驟b至步驟d所述應(yīng)用軟件模塊管理層為目的CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層。
其中，根據(jù)當(dāng)前要發(fā)送消息包中源CPU ID和目的CPU ID確定源PID對(duì)應(yīng)的CPU與目的PID對(duì)應(yīng)的CPU是否相同。
其中，所述通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送該消息包的方法為應(yīng)用軟件模塊管理層通過自身為應(yīng)用程序提供的目的CPU對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口進(jìn)行發(fā)送。
其中，所述通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息包的同時(shí)，源CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層釋放該消息包。
其中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包之后，進(jìn)一步保存用于指示該消息包在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中內(nèi)存首地址的指針；步驟b中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層將消息包添加至消息隊(duì)列的處理中，所添加的是消息包的指針；步驟d中，所述讀取消息包的處理中，消息處理任務(wù)通過識(shí)別消息隊(duì)列中該消息包的指針讀取該消息包。
綜上所述，本發(fā)明關(guān)鍵在于在多任務(wù)應(yīng)用程序與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之間增加了應(yīng)用軟件模塊管理層，使用建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，將整個(gè)應(yīng)用程序劃分為一個(gè)或多個(gè)FID，將各FID劃分為一個(gè)或多個(gè)PID，由應(yīng)用軟件模塊管理層為FID登記優(yōu)先級(jí)、創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，為PID登記功能處理函數(shù)。在應(yīng)用軟件模塊管理層建立起FID、PID、以及消息處理任務(wù)之間的關(guān)系之后，使用所述應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法來完成應(yīng)用軟件模塊之間的通訊；其中，源PID通過發(fā)送消息包來與目的PID進(jìn)行通訊；應(yīng)用軟件模塊管理層負(fù)責(zé)申請(qǐng)消息包，并將源PID所填寫的消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度FID的消息處理任務(wù)，該消息處理任務(wù)從自身的消息隊(duì)列中讀取消息包，通過應(yīng)用軟件模塊管理層調(diào)用目的PID的功能函數(shù)，完成通訊過程。
可見，本方法通過按照FID、PID以及消息處理任務(wù)之間關(guān)系組織應(yīng)用軟件模塊，并基于此種關(guān)系使用本發(fā)明方法進(jìn)行應(yīng)用軟件模塊之間的通訊，屏蔽了實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件中任務(wù)劃分、任務(wù)間通訊、同步、互斥、臨界區(qū)保護(hù)以及函數(shù)重入等復(fù)雜的技術(shù)問題，提高了多任務(wù)應(yīng)用軟件的開發(fā)效率，避免了因不熟悉多任務(wù)特點(diǎn)造成的多任務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)缺陷。


圖1為本發(fā)明方法中FID、PID以及任務(wù)之間關(guān)系示意圖；圖2為本發(fā)明方法的消息包發(fā)送一較佳實(shí)施例處理流程示意圖；圖3為本發(fā)明方法的消息包處理一較佳實(shí)施例處理流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本發(fā)明所提供的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊管理方法，在多任務(wù)應(yīng)用程序與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之間增加了應(yīng)用軟件模塊管理層，該方法還包括建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法、和應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法。
所述建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，包括將整個(gè)應(yīng)用程序劃分為一個(gè)或多個(gè)FID，為各FID配置優(yōu)先級(jí)；將每一個(gè)FID劃分為一個(gè)或多個(gè)PID；應(yīng)用軟件模塊管理層為每一個(gè)FID登記優(yōu)先級(jí)、創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，為每一個(gè)PID登記功能處理函數(shù)。
其中，可以根據(jù)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的基本功能以及各基本功能的優(yōu)先級(jí)來劃分FID，并根據(jù)各FID內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的具體功能劃分PID。比如涉及多協(xié)議層功能處理的系統(tǒng)，可以將若干協(xié)議層劃分為一個(gè)FID，并且通常較底層協(xié)議層功能模塊優(yōu)先級(jí)較高，因此，將位于底層的協(xié)議層劃分為優(yōu)先級(jí)高的FID，將位于高層次的協(xié)議層劃分為優(yōu)先級(jí)低的FID；然后，針對(duì)各FID對(duì)應(yīng)的協(xié)議層的功能處理，將各FID劃分為一個(gè)或多個(gè)PID，可以將FID按其所包含的協(xié)議層劃分PID，也可以根據(jù)需要將其包含的每一個(gè)協(xié)議層劃分為多個(gè)PID。
為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序功能的擴(kuò)展，本發(fā)明應(yīng)用軟件模塊管理層還提供為FID登記自處理任務(wù)以及該自處理任務(wù)優(yōu)先級(jí)的功能，應(yīng)用程序需要自己定義任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和任務(wù)入口函數(shù)。該自處理任務(wù)用于完成一些特殊功能處理，比如一些軟件模塊需要周期性地完成一些功能，如，周期性檢測(cè)底層鏈路的連接狀態(tài)、或檢查資源狀況等等。
應(yīng)用程序開發(fā)時(shí)，按上述原則劃分FID和PID、定義PID對(duì)應(yīng)的功能處理函數(shù)、配置FID的自處理任務(wù)及任務(wù)入口函數(shù)，并將FID與PID的從屬關(guān)系、PID對(duì)應(yīng)的功能處理函數(shù)、以及自處理任務(wù)組織成配置文件，在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，本發(fā)明應(yīng)用軟件模塊管理層通過運(yùn)行配置文件中FID和PID的初始化程序，完成FID優(yōu)先級(jí)、FID和PID之間從屬關(guān)系、以及FID的自處理任務(wù)的登記，按FID的優(yōu)先級(jí)為各FID在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中創(chuàng)建消息處理任務(wù)、以及各消息處理任務(wù)對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列，并為各消息處理任務(wù)準(zhǔn)備必要的資源如定時(shí)器資源、靜態(tài)內(nèi)存資源等。其中，本發(fā)明應(yīng)用軟件模塊管理層提供了FID消息處理任務(wù)的任務(wù)入口函數(shù)，并根據(jù)應(yīng)用程序的配置文件，在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中創(chuàng)建消息處理任務(wù)和/或自處理任務(wù)、以及消息隊(duì)列。
其中，所述消息處理任務(wù)負(fù)責(zé)循環(huán)讀取消息隊(duì)列中的消息包從而調(diào)用PID中的功能處理函數(shù)。所述一個(gè)FID的消息隊(duì)列也可以按優(yōu)先級(jí)劃分為多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列，高優(yōu)先級(jí)消息隊(duì)列中的消息包將被優(yōu)先處理，根據(jù)當(dāng)前接收的消息包的優(yōu)先級(jí)將其放入不同優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列。其中，可以根據(jù)類型為消息包劃分優(yōu)先級(jí)，比如將由于定時(shí)器超時(shí)而發(fā)送的消息包優(yōu)先級(jí)最高，應(yīng)被放入優(yōu)先級(jí)最高的消息隊(duì)列，從而在消息處理任務(wù)處理消息時(shí)，該消息包將被優(yōu)先處理。這里，具體消息隊(duì)列被劃分為幾個(gè)優(yōu)先級(jí)，以及何種類型消息包被劃分為何種優(yōu)先級(jí)、放入何種優(yōu)先級(jí)的消息隊(duì)列根據(jù)應(yīng)用程序需求確定，本發(fā)明不進(jìn)行限定。
圖1所示為一個(gè)FID內(nèi)部的PID、消息處理任務(wù)、以及消息隊(duì)列的邏輯關(guān)系。在圖1中，所述FID對(duì)應(yīng)四個(gè)PID，分別為PID1、PID2、PID3、PID4；該FID還對(duì)應(yīng)一個(gè)消息處理任務(wù)和一個(gè)自處理任務(wù)；該消息處理任務(wù)對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列被分為三個(gè)優(yōu)先級(jí)，包括高、中、低優(yōu)先級(jí)三個(gè)消息隊(duì)列。其中，PID1、PID2、PID3和PID4分別對(duì)應(yīng)功能函數(shù)MsgFunc 1、MsgFunc2、MsgFunc3和MsgFunc4；在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，PID代表各個(gè)應(yīng)用軟件模塊，PID之間通過消息包的發(fā)送實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件模塊之間的通訊，從而可以調(diào)用PID的功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。
基于上述建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，本發(fā)明所述應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法，包括a.源PID通過應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包，源PID填寫并發(fā)送該消息包；b.應(yīng)用軟件模塊管理層將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列；c.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)該FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度該FID的消息處理任務(wù)；d.該消息處理任務(wù)從自身的消息隊(duì)列中讀取步b所述的消息包，通過應(yīng)用軟件模塊管理層調(diào)用目的PID的功能函數(shù)。
下面結(jié)合圖2和圖3，對(duì)本發(fā)明應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法加以詳細(xì)說明。圖2所示為消息包發(fā)送處理流程示意圖，具體處理步如下步201～202源PID通過應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包并填寫消息包，該消息包中包含目的PID的ID。
這里，所述申請(qǐng)并填寫消息包的方法為源PID對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊利用本發(fā)明應(yīng)用軟件模塊管理層提供的消息包申請(qǐng)接口向?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存，應(yīng)用軟件模塊管理層返回指針指示該消息包在內(nèi)存中的首地址；源PID通過對(duì)該指針?biāo)赶虻膬?nèi)存地址進(jìn)行賦值來填寫消息包，填寫的內(nèi)容包括該消息包的消息內(nèi)容、源PID ID、目的PID ID等信息，從而，該應(yīng)用軟件模塊管理層就為該消息包在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開辟了一塊內(nèi)存空間用于保存消息包內(nèi)容、源/目的PID ID等信息，并可以通過指針指示該消息包在內(nèi)存中的首地址。
步驟203應(yīng)用軟件模塊管理層的消息包發(fā)送接口根據(jù)所述目的PID的ID將消息包發(fā)送至目的PID所屬的FID，將該消息包放入該FID的消息隊(duì)列，結(jié)束當(dāng)前處理。這里，源PID所屬的FID與目的PID所屬的FID可以相同也可以不同。
其中，所述消息包發(fā)送的過程中，傳遞的是消息包在內(nèi)存中的首地址即消息包的指針，在消息隊(duì)列中也僅存放消息包的指針，而非真正的消息包。這樣就避免了消息處理任務(wù)在寫消息隊(duì)列時(shí)的賦值或內(nèi)存拷貝操作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能上的騰飛。
以上所述為CPU內(nèi)部應(yīng)用軟件模塊之間的消息包發(fā)送處理，當(dāng)應(yīng)用程序跨CPU進(jìn)行處理時(shí)，CPU之間的應(yīng)用軟件模塊也將通過交互消息包進(jìn)行通訊，因此，在填寫消息包時(shí)還要進(jìn)一步填寫源CPU ID和目的CPU ID，并在上述步驟203之前進(jìn)一步包括步驟203’應(yīng)用軟件模塊管理層根據(jù)消息包中的源CPU ID和目的CPU ID是否一致判斷源CPU與目的CPU是否相同，如果是，則執(zhí)行步驟203；否則執(zhí)行步驟204。所述源CPU即為源PID所在的CPU；所述目的CPU即為目的PID所在的CPU。
步驟204應(yīng)用軟件模塊管理層通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送該消息包，并通過自身的消息包釋放接口釋放實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中源CPU所管理的內(nèi)存中的消息包，即釋放該消息包所占用的內(nèi)存空間。
這里，所述消息包的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，傳遞的是完整的消息包，包括消息內(nèi)容、源/目的PID ID和源/目的CPU ID。
其中，本發(fā)明的應(yīng)用軟件模塊管理層為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)通訊接口，應(yīng)用程序在開始運(yùn)行時(shí)通過配置文件將各CPU ID及其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口在應(yīng)用軟件模塊管理層中進(jìn)行登記。因此，本步驟中，源CPU所在應(yīng)用軟件模塊管理層可以通過識(shí)別目的CPU ID調(diào)用自身與目的CPU進(jìn)行通訊的網(wǎng)絡(luò)接口，將消息包發(fā)送至目的CPU所在的應(yīng)用軟件模塊管理層。這樣，應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行應(yīng)用軟件模塊間通訊時(shí)，應(yīng)用軟件模塊管理層為應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的消息包發(fā)送接口，屏蔽掉CPU之間通訊的復(fù)雜性，應(yīng)用程序不必創(chuàng)建和維護(hù)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊接口，使應(yīng)用程序的開發(fā)更加易于實(shí)現(xiàn)。
這里，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊可以為基于傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)的Socket接口。但關(guān)于具體如何實(shí)現(xiàn)所述網(wǎng)絡(luò)通訊接口，不屬本發(fā)明重點(diǎn)，這里不作進(jìn)一步詳述。
步驟205消息包被發(fā)送至目的CPU所在的應(yīng)用軟件模塊管理層，該應(yīng)用軟件模塊管理層通過消息包申請(qǐng)接口向?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存，通過指針指示該消息包在當(dāng)前內(nèi)存中的首地址，并根據(jù)接收到的消息包對(duì)指針?biāo)赶虻膬?nèi)存地址進(jìn)行賦值來填寫消息包，在內(nèi)存中寫入該消息包的消息內(nèi)容、源/目的PID ID、源/目的CPU ID等信息。然后，根據(jù)所述目的PID ID將消息包發(fā)送至目的PID所屬的FID，將該消息包的指針放入該FID的消息隊(duì)列。
根據(jù)圖2所述可見，應(yīng)用本發(fā)明方法能夠?qū)l(fā)送方應(yīng)用軟件模塊即源PID發(fā)送的消息包發(fā)送至接收方應(yīng)用軟件模塊即目的PID所屬FID的消息隊(duì)列中，應(yīng)用程序不用關(guān)心軟件模塊之間同步、互斥的問題，僅關(guān)心軟件模塊實(shí)現(xiàn)的功能，將目的PID ID包含在消息包中發(fā)送至應(yīng)用軟件模塊管理層提供的統(tǒng)一消息包發(fā)送接口即可，大大簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的開發(fā)過程。
當(dāng)消息包被發(fā)送至目的PID所屬FID的消息處理隊(duì)列之后，該FID的消息處理任務(wù)將對(duì)該消息包進(jìn)行處理。圖3所示為本發(fā)明方法消息包處理的一較佳實(shí)施例處理流程示意圖，具體處理步驟包括步驟301實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)目的PID所屬FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度該FID的消息處理任務(wù)。這里，所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為目的CPU所在的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，根據(jù)圖2中的描述目的CPU與源CPU可以相同也可以不同。
其中，由于在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用軟件模塊管理層通過配置文件完成了各FID優(yōu)先級(jí)的登記，并按FID的優(yōu)先級(jí)為各FID創(chuàng)建消息處理任務(wù)。這里，該應(yīng)用軟件模塊管理層提供了任務(wù)接口，通過該任務(wù)接口底層的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以按各FID的優(yōu)先級(jí)為其創(chuàng)建消息處理任務(wù)，并建立消息處理任務(wù)的任務(wù)調(diào)度隊(duì)列。如果應(yīng)用程序還配置了自處理任務(wù)及其優(yōu)先級(jí)，則應(yīng)用軟件模塊管理層還將通過所述任務(wù)接口按自處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)將其添加至所述任務(wù)調(diào)度隊(duì)列中。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的CPU將根據(jù)消息處理任務(wù)和/或自處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。
由于，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)一般采用優(yōu)先級(jí)搶占的調(diào)度策略，在多個(gè)任務(wù)就緒的情況下，只有優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)獲得CPU運(yùn)行。因此，在調(diào)度隊(duì)列中，當(dāng)多個(gè)消息處理任務(wù)和/或自處理任務(wù)就緒時(shí)，CPU將調(diào)度優(yōu)先級(jí)最高的消息處理任務(wù)或自處理任務(wù)。這里，所謂任務(wù)就緒，就是該任務(wù)除了CPU資源以外，已經(jīng)獲取了所有運(yùn)行所必須的資源；對(duì)于消息處理任務(wù)而言往往是，其所循環(huán)讀取的消息隊(duì)列中有消息包等待處理；對(duì)于自處理任務(wù)來說就是，根據(jù)應(yīng)用程序自行定義的觸發(fā)機(jī)制，其觸發(fā)條件已經(jīng)滿足，如定時(shí)器到時(shí)，任務(wù)掛起時(shí)間到等。
步驟302步驟301所述FID的消息處理任務(wù)獲得CPU運(yùn)行之后，該消息處理任務(wù)從自身的消息隊(duì)列中讀取消息包，根據(jù)消息包中的目的PID ID調(diào)用目的PID的功能函數(shù)，完成當(dāng)前應(yīng)用軟件模塊之間的通訊。
由于，應(yīng)用程序通常需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上模塊之間的通訊，因此在步驟302之后，根據(jù)具體功能函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果，所述目的PID還有可能將該消息包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，或發(fā)送新的消息包給其它PID。因此，如圖3所示，在步驟302之后，進(jìn)一步包括步驟303應(yīng)用軟件模塊管理層判斷該目的PID是否需要轉(zhuǎn)發(fā)此消息包，如果是，執(zhí)行步驟304；否則執(zhí)行步驟305。
這里，在消息包處理過程中，應(yīng)用軟件模塊管理層還要實(shí)時(shí)更新各消息包的狀態(tài)，所述狀態(tài)可以為申請(qǐng)態(tài)、準(zhǔn)備釋放或發(fā)送等。當(dāng)消息申請(qǐng)后之后，其狀態(tài)為申請(qǐng)態(tài)；當(dāng)消息包被放入消息隊(duì)列時(shí)，其狀態(tài)為發(fā)送；當(dāng)消息包被消息處理任務(wù)讀取進(jìn)行處理時(shí)，其狀態(tài)為準(zhǔn)備釋放，如果消息包的處理結(jié)果為需要轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，則消息包的狀態(tài)將變?yōu)榘l(fā)送。
其中，應(yīng)用程序通過應(yīng)用軟件模塊管理層提供的消息包發(fā)送接口來發(fā)送該消息包，如果應(yīng)用程序調(diào)用該消息包發(fā)送接口轉(zhuǎn)發(fā)該消息包時(shí)，應(yīng)用軟件管理層將修改該消息包的狀態(tài)為“發(fā)送”。因此，本步驟中應(yīng)用軟件模塊管理層可以根據(jù)該消息包的狀態(tài)判斷釋放需要轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，即如果消息包狀態(tài)為發(fā)送，則該消息包需要轉(zhuǎn)發(fā)。
步驟304應(yīng)用軟件模塊管理層轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，結(jié)束當(dāng)前處理。
這里，所述轉(zhuǎn)發(fā)消息包時(shí)，PID再次對(duì)指示該消息包內(nèi)存首地址的指針?biāo)赶虻膬?nèi)存地址進(jìn)行賦值，從而根據(jù)當(dāng)前該消息包接收方PID的信息重新填寫源/目的PID ID、源/目的CPU ID等參數(shù)，再調(diào)用應(yīng)用軟件模塊管理層的消息包發(fā)送接口來轉(zhuǎn)發(fā)該消息包。然后，執(zhí)行所述步驟203或203’，后續(xù)處理如圖2和圖3所示，不再進(jìn)一步詳述。
步驟305應(yīng)用軟件管理層通過消息包釋放接口釋放該消息包。
其中，消息包的處理結(jié)果分為三類一、當(dāng)前PID準(zhǔn)備發(fā)送新的消息包給其它PID；二、當(dāng)前PID準(zhǔn)備轉(zhuǎn)發(fā)該消息包給其它PID；三、當(dāng)前PID不再發(fā)送消息包給其它PID。在其中的第二種情況下，該消息包不必釋放，在其它兩種情況下，由于應(yīng)用程序暫時(shí)不再使用此消息包，則需要將其釋放。但是在釋放消息包之后，對(duì)于第一種情況來說，PID需要重新申請(qǐng)并填寫消息包，即重新執(zhí)行圖2和圖3所示的處理，從而完成與另一應(yīng)用軟件模塊的通訊；對(duì)于第三種請(qǐng)求來說，PID停止發(fā)送消息包，因此該P(yáng)ID不再做任何有關(guān)應(yīng)用軟件模塊間通訊的操作。
本發(fā)明中，消息處理任務(wù)在處理消息包時(shí)加入信號(hào)量進(jìn)行保護(hù)，使得一個(gè)消息的處理過程不會(huì)被另外一個(gè)消息處理任務(wù)搶占，從而可以解決應(yīng)用層不同軟件模塊之間同步、互斥等問題。其中，所述信號(hào)量實(shí)現(xiàn)不同軟件模塊之間同步/互斥，具體原理為將信號(hào)量作為任務(wù)等待的一個(gè)狀態(tài)/事件，初始信號(hào)量是不可用的，任務(wù)或中斷處理程序通過釋放該信號(hào)量來通知這個(gè)狀態(tài)/事件的發(fā)生，其它任務(wù)由于等待該信號(hào)量而阻塞，直到該信號(hào)量的釋放。也就是說消息處理任務(wù)在對(duì)一個(gè)消息包進(jìn)行處理時(shí)，該消息包占用的資源由于存在信號(hào)量的保護(hù)，不會(huì)被其它任務(wù)占用，直到消息處理任務(wù)完成對(duì)該消息包的處理才會(huì)將信號(hào)量釋放，從而其它任務(wù)可以對(duì)該消息包所占用的資源進(jìn)行處理。這里，關(guān)于具體如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)量機(jī)制屬公知技術(shù)，本文不作進(jìn)一步詳述。
綜上所述，應(yīng)用本發(fā)明建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，將整個(gè)應(yīng)用程序按功能劃分為FID和PID，并將FID和PID的從屬關(guān)系以及FID和/自處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)在系統(tǒng)初始化時(shí)登記在應(yīng)用軟件模塊管理層中，應(yīng)用軟件模塊管理層通過自身的任務(wù)接口為各FID在底層實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，并建立消息處理任務(wù)和/或自處理任務(wù)的任務(wù)調(diào)度隊(duì)列。在此基礎(chǔ)之上，采用本發(fā)明的應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用軟件模塊之間通過消息包的發(fā)送完成功能函數(shù)的調(diào)用，從而完成應(yīng)用軟件模塊之間的通訊。在發(fā)送消息包時(shí)，應(yīng)用程序不必關(guān)心各軟件模塊之間同步互斥的問題，發(fā)送方應(yīng)用軟件模塊僅需要填寫接收方應(yīng)用軟件模塊對(duì)應(yīng)的CPU ID和PID ID即可；在進(jìn)行消息包處理時(shí)，消息處理任務(wù)按優(yōu)先級(jí)獲得CPU的運(yùn)行，通過讀取消息隊(duì)列中的消息包調(diào)用接收方應(yīng)用軟件模塊的功能函數(shù)，并且為每一次消息包處理提供了信號(hào)量保護(hù)，保證消息處理的同步和互斥。
可見，本發(fā)明方法為多任務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)提供了應(yīng)用軟件模塊管理層，該應(yīng)用軟件模塊管理層為應(yīng)用程序屏蔽了任務(wù)、消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享內(nèi)存等操作系統(tǒng)的基本概念，應(yīng)用程序不需要?jiǎng)?chuàng)建和管理這些相互關(guān)聯(lián)的操作系統(tǒng)對(duì)象，只需要關(guān)心業(yè)務(wù)的處理和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，不僅使應(yīng)用程序開發(fā)時(shí)軟件模塊劃分等需求分析過程大大簡(jiǎn)化，并且使各應(yīng)用軟件模塊的開發(fā)基于功能處理，從而易于實(shí)現(xiàn)并保證多任務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法，其特征在于，在多任務(wù)應(yīng)用程序與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之間設(shè)置應(yīng)用軟件模塊管理層，該方法還包括建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法和應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法；所述建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法，包括將整個(gè)應(yīng)用程序劃分為一個(gè)或一個(gè)以上功能標(biāo)識(shí)FID，為各FID配置優(yōu)先級(jí)；將每個(gè)FID劃分為一個(gè)或一個(gè)以上處理標(biāo)識(shí)PID；應(yīng)用軟件模塊管理層為每個(gè)FID登記優(yōu)先級(jí)、創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，為每個(gè)PID登記功能處理函數(shù)；所述應(yīng)用軟件模塊之間通訊的方法，包括a.源PID通過應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包，源PID填寫并發(fā)送該消息包；b.應(yīng)用軟件模塊管理層將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列；c.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度該目的PID所屬FID的消息處理任務(wù)；d.該消息處理任務(wù)從自身的消息隊(duì)列中讀取步驟b所述的消息包，通過應(yīng)用軟件模塊管理層調(diào)用目的PID的功能函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述劃分FID的方法為根據(jù)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的基本功能以及各基本功能的優(yōu)先級(jí)劃分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述劃分PID的方法為根據(jù)各FID內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的具體功能劃分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層還進(jìn)一步為FID登記一個(gè)或一個(gè)以上自處理任務(wù)及其優(yōu)先級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述FID的消息隊(duì)列按優(yōu)先級(jí)劃分為一個(gè)以上的消息隊(duì)列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，建立應(yīng)用軟件模塊與任務(wù)之間關(guān)系的方法中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層通過運(yùn)行應(yīng)用程序提供的配置文件完成FID和PID的登記。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中，應(yīng)用軟件模塊管理層根據(jù)消息包中的目的PID ID將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)度消息處理任務(wù)的方法為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過應(yīng)用軟件模塊管理層提供的任務(wù)接口按應(yīng)用軟件模塊管理層登記的消息處理任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中，所述消息處理任務(wù)讀取消息包時(shí)，應(yīng)用軟件模塊管理層為該消息處理任務(wù)加入信號(hào)量保護(hù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟d之后，該方法進(jìn)一步包括應(yīng)用軟件模塊管理層判斷目的PID是否轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，如果是，轉(zhuǎn)發(fā)該消息包；否則釋放該消息包。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)消息包的方法為通過識(shí)別該消息包的狀態(tài)進(jìn)行判斷。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述目的PID轉(zhuǎn)發(fā)消息包時(shí)，該目的PID根據(jù)當(dāng)前接收方PID的ID對(duì)該消息包的目的PID ID進(jìn)行修改，并再次發(fā)送此消息包；所述轉(zhuǎn)發(fā)消息包為執(zhí)行步驟b。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的方法，其特征在于，源PID對(duì)應(yīng)的CPU與目的PID對(duì)應(yīng)的CPU不相同時(shí)，將源PID對(duì)應(yīng)的CPU作為源CPU，目的PID對(duì)應(yīng)的CPU作為目的CPU，在執(zhí)行所述步驟b之前，該方法進(jìn)一步包括源CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息包至目的CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層，收到消息包的應(yīng)用軟件模塊管理層中請(qǐng)并填寫消息包；則步驟b至步驟d所述應(yīng)用軟件模塊管理層為目的CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，根據(jù)當(dāng)前要發(fā)送消息包中源CPU ID和目的CPU ID確定源PID對(duì)應(yīng)的CPU與目的PID對(duì)應(yīng)的CPU是否相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送該消息包的方法為應(yīng)用軟件模塊管理層通過自身為應(yīng)用程序提供的目的CPU對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口進(jìn)行發(fā)送。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息包的同時(shí)，源CPU對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件模塊管理層釋放該消息包。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用軟件模塊管理層申請(qǐng)消息包之后，進(jìn)一步保存用于指示該消息包在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中內(nèi)存首地址的指針；步驟b中，所述應(yīng)用軟件模塊管理層將消息包添加至消息隊(duì)列的處理中，所添加的是消息包的指針；步驟d中，所述讀取消息包的處理中，消息處理任務(wù)通過識(shí)別消息隊(duì)列中該消息包的指針讀取該消息包。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下多任務(wù)應(yīng)用軟件模塊的管理方法，在多任務(wù)應(yīng)用程序與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之間增加應(yīng)用軟件模塊管理層，該方法還包括將應(yīng)用程序劃分為一個(gè)或多個(gè)FID；將各FID劃分為一個(gè)或多個(gè)PID；應(yīng)用軟件模塊管理層登記FID優(yōu)先級(jí)、創(chuàng)建消息處理任務(wù)和消息隊(duì)列，登記PID功能處理函數(shù)；還包括a.源PID申請(qǐng)、填寫消息包并發(fā)送；b.應(yīng)用軟件模塊管理層將該消息包添加至目的PID所屬FID的消息隊(duì)列；c.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)該FID的優(yōu)先級(jí)調(diào)度消息處理任務(wù)；d.該消息處理任務(wù)從消息隊(duì)列中讀取消息包，調(diào)用目的PID的功能函數(shù)。采用本發(fā)明方法為多任務(wù)應(yīng)用程序屏蔽軟件模塊間同步/互斥等問題，簡(jiǎn)化開發(fā)過程。
文檔編號(hào)G06F9/54GK1744046SQ20041007412
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
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