嵌入式實時系統在通信系統中的應用

1.1.3 實時應用程序

實時應用程序是基于嵌入式實時操作系統、利用操作系統提供的實時機制完成特定的嵌入式實時系統具體功能的應用程序。

在以上三個部分中，嵌入式實時操作系統是嵌入式實時系統的核心，是應用程序開發和運行的平臺，是嵌入式實時系統區別于其他通用計算機系統的集中體現，也是推動嵌入式實時系統廣泛應用的關鍵因素。

1.2 嵌入式實時操作系統的特點

除了具有操作系統的共性以外，為適應“嵌入式實時”應用，嵌入式實時操作系統還具有實時性、微內核結合擴展模塊實現通用性與可配置性、操作系統不對外設作假設等突出特點。

1.2.1 實時性

實時表示“及時”，是一個相對概念；實時性表明操作系統在可預見的時間內響應和處理外部事件的能力，是嵌入式實時操作系統性能的關鍵指標之一。為保證良好的實時性，嵌入式實時操作系統一般采用多任務機制，以并發方式執行應用程序。

1.2.2 微內核結合擴展模塊實現通用性與可配置性

為了在結構和功能上適應不同的“嵌入式”應用，嵌入式實時操作系統通常采用微內核與可配置的功能模塊相結合的體系結構，使操作同時具備了通用性和可配置性。嵌入式實時操作系統的結構如圖2所示。


1.2.3 操作系統不對外設作假設

操作系統的實現只與CPU有關，而不假設CPU以外的其他物理硬件。與硬件相關的功能依靠另外一個叫做板級支持包（Board Support Package）的軟件層次來完成，從而實現了操作系統的“硬件無關性”，提高了系統的通用性和可移值性。

其中2和3作為嵌入式實時操作系統的關鍵技術，有力地推動了嵌入式系統的廣泛應用。

1.3 嵌入式實時系統與通用計算機系統的對比

嵌入式實時系統與通用計算機對比見表1。通過對比可以看出：嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應于應用系統，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

表1 嵌入式實時系統與通用計算機系統的對比

2 嵌入式實時系統的實現

設計實現一個嵌入式實時系統不僅需要完成應用程序的設計，還包括硬件環境的實現及操作系統的選擇等許多關鍵問題。

2.1 選擇適合的嵌入式實時操作系統

嵌入式實時操作系統是實現嵌入式實時系統的核心。操作系統的性能在很大程度上直接影響著整個系統的實時性能。因此，選擇合適的嵌入式實時操作系統對于實現一個高性能的嵌入式時系統是至關重要的。

2.2 仔細劃分應用程序內部的若干任務

作為另一個重要的軟件層次，應用程序內部任務的劃分也影響嵌入式時系統的整體性能。為兼顧嵌入式實時系統的并發性整體吞吐量，任務的劃分應當遵循以下原理：

·功能獨立的操作應當一個單一的任務；

·功能聯系密切（耦合關系密切）的操作應當劃歸同一個任務；

·具有慢速I/O操作的功能應當劃分為單獨任務；

·不同優級的操作劃分為不同的任務；

·擁有大量運算的操作應當劃分為一個單獨的任務。

2.3 嵌入式實時系統的調試

與通用計算機系統的設計不同，嵌入式實時系統的設計總會涉及硬件因素，因此，硬件平臺的調試是一個必要環節。在軟件方面，由于嵌入式實時系統通常是一個多任務系統，具有很強的動態性，因此，系統的功能行為需要通過調試加以確定。