黃文漢

摘要：嵌入式實時操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的運行平臺，是嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠工作的基礎(chǔ)。通過對嵌入式實時系統(tǒng)的概念，實時性和可靠性的不同標(biāo)準(zhǔn)進行分析和研究，使讀者能夠?qū)η度胧綄崟r系統(tǒng)有一個比較全面的認識，從而在設(shè)計中能更好地使用嵌入式系統(tǒng)的特性。

關(guān)鍵詞：嵌入式；實時操作系統(tǒng)；實時性；可靠性

中圖分類號：TP316.2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)20-4992-02

The Analysis of Real-time and Reliability for RTOS

HUANG Wen-han

(College of Mathematics and Computer Science, Shaanxi University Of Technology, Hanzhong 723000, China)

Abstract: The RTOS is a moving platform of imbedded system,and is the foundation of imbedded system can working in stability and reli? ability.This paper introducting the conception of RTOS,but analyzing the several standard of real-time and reliability.Reader could have a comprehensive understanding for RTOS,then could better make use of the function of the imbedded system.

Key words: RTOS; real-time; reliability

嵌入式系統(tǒng)在我們的生活中無處不在（如火星探測器、汽車上的電動裝置、可視電話、PDA、嵌入式網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)等）。實時嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的一種，能夠?qū)ν獠渴录o予及時響應(yīng)[1]。它要求在外部環(huán)境指定的時間間隔內(nèi)對來自環(huán)境的機理信號做出響應(yīng)（包括物理時間的過渡）。從輸入時間到輸出時間的延遲必須足夠小，以滿足可以接受的時間值[2]。該文通過對嵌入式實時系統(tǒng)的實時性與可靠性的性能及其特點等進行分析與研究，給出提高嵌入式實時系統(tǒng)實時性與可靠性的方案和應(yīng)用。

1嵌入式實時系統(tǒng)的實時性分析

實時嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的一種，它能夠?qū)ν獠渴录o予及時響應(yīng)。對外部事件的響應(yīng)有三個步驟：即對外部事件的識別，必要的處理，以及結(jié)果的輸出。實時系統(tǒng)又分為硬實時和軟實時兩種。在軟實時系統(tǒng)中，系統(tǒng)的宗旨是使各個任務(wù)運行得越快越好，對響應(yīng)時間的介定有一定的靈活性；在硬實時系統(tǒng)中，各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準(zhǔn)時，一旦不能在確定的時間內(nèi)完成，有可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。實時操作系統(tǒng)（RTOS）以及時的方式進行任務(wù)調(diào)度、系統(tǒng)資源的管理以及為應(yīng)用開發(fā)提供一個穩(wěn)固的平臺[3]。RTOS可以是一個小而簡單的系統(tǒng)，也可以是一個大而全的系統(tǒng)，具體要視實際應(yīng)用而定。

1.1實時系統(tǒng)的特性

嵌入式實時系統(tǒng)比較適合用于系統(tǒng)優(yōu)化。由于這些系統(tǒng)主要用來解決范圍相對較窄的問題，因此硬件和軟件能夠得到最佳優(yōu)化，并很好地應(yīng)用于單一設(shè)備。而系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵因素是處理器的選擇和軟件設(shè)計。要對處理器進行合理選擇，主要是從設(shè)計的復(fù)雜性（設(shè)計復(fù)雜性是CPU選擇中非常關(guān)鍵的因素[4]?？偟膩碚f，隨著應(yīng)用復(fù)雜性的提高，需要高位寬度的處理器。）、設(shè)計重用（設(shè)計的重用可以大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計周期，極大程度上減少系統(tǒng)的開發(fā)周期，降低成本。）和CPU性能（CPU的選擇很大程度上影響著整個系統(tǒng)的性能。特別是CPU中的高速緩沖存儲器、存儲器管理單元、流水線操作系統(tǒng)等。）方面來完成；而軟件的設(shè)計主要是從軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)中的輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)（它是一種非常簡單的結(jié)構(gòu)。沒有中斷，沒有共享數(shù)據(jù)，無須考慮延遲時間，因此這種結(jié)構(gòu)成為解決問題的首選方案。）、帶有中斷的輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)（它與輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相比這種結(jié)構(gòu)可對優(yōu)先級進行更多的控制。）和實時操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（它的中斷程序和任務(wù)代碼之間的必要信號發(fā)送是由實時操作系統(tǒng)處理的，而并不需要使用共享變量來達到目標(biāo)。）方面來進行設(shè)計。另外，還要考慮軟件設(shè)計的范型（它是解決一類特定問題的通用方法。能夠用UML描述，常使用協(xié)同圖的形式，展示執(zhí)行給定功能的各種類之間的關(guān)系。）。

1.2提高實時性能的方案

[1]吳國偉.嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

[2]李伯成.微型計算機嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[3]陶甲寅,劉曉魁.嵌入式實時操作系統(tǒng)的實時性與可靠性研究[J].電腦學(xué)習(xí),2008(4).

[4]莊偉,樊曉椏.嵌入式微處理器的系統(tǒng)驗證平臺設(shè)計[J].計算機應(yīng)用研究,2007(10).

[5]徐軍,袁康.基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的穩(wěn)定控制裝置研究[J].電腦知識與技術(shù),2010(4).

[6]沈勝慶.嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核研究[J].微計算機信息,2006(5).