基于硬件的實(shí)時(shí)任務(wù)管理器的研究.pdf

1、在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)性要求比較高。另一方面，隨著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越復(fù)雜和嵌入式產(chǎn)品上市時(shí)間的壓力，人們開(kāi)始越來(lái)越多采用嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS），然而，基于軟件的RTOS系統(tǒng)本身要額外占用CPU 資源，又制約了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的進(jìn)一步提高。 本文提出一種基于硬件的實(shí)時(shí)任務(wù)管理器（RTM，the Real-TimeTask Manager），作為處理器的擴(kuò)展，有效降低了RTOS 給CPU 帶來(lái)的開(kāi)銷。RTM 用硬件的方法，實(shí)現(xiàn)R

2、TOS 中一些任務(wù)管理的功能，如：任務(wù)調(diào)度、時(shí)間管理和事件管理等，突破了RTOS的實(shí)時(shí)性進(jìn)一步提高的瓶頸。這些功能用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以與處理器并行執(zhí)行，從而有效地降低RTOS 對(duì)處理器的開(kāi)銷，提高了嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 RTM 核心分為兩部分：任務(wù)控制邏輯和任務(wù)控制寄存器。任務(wù)控制邏輯實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、時(shí)間管理、事件管理等模塊的邏輯控制，任務(wù)控制寄存器保存任務(wù)狀態(tài)并作為與CPU的控制接口。 任務(wù)管理模塊把任務(wù)控制塊（TCB）的

3、一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)放在RTM的寄存器中，任務(wù)調(diào)度通過(guò)64 個(gè)RT（Ready Test Cell，就緒測(cè)試單元）和63 個(gè)PT（Priority Test Cell，優(yōu)先級(jí)測(cè)試單元）來(lái)實(shí)現(xiàn)。RT 單元判斷任務(wù)是否處于就緒狀態(tài)。PT 單元的輸入為兩個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和就緒位，輸出高優(yōu)先級(jí)的就緒的任務(wù)。 事件管理模塊采用類似的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度的方法，唯一不同的是：有ET單元（Event Test cell）替換了RT 單元。 在時(shí)間管理

4、模塊中，對(duì)每個(gè)任務(wù)提供獨(dú)立的延時(shí)單元，延時(shí)單元主要由16 位的加法器和比較器組成。 RTM 大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在ARM9 平臺(tái)上，基于uCOS-II的實(shí)時(shí)任務(wù)管理器進(jìn)行一次包含任務(wù)切換的任務(wù)調(diào)度，總共需執(zhí)行約59 條匯編代碼，而RTM 用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，所需的匯編代碼小于10條。 RTM 大大減少了RTOS 占用CPU的時(shí)間，有效降低了RTOS的開(kāi)銷。 隨著電子技術(shù)的提高，芯片的硬件成本會(huì)越來(lái)越低，把R