嵌入式系統(tǒng)通用的應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)研究

1、嵌入式系統(tǒng)通用的應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)研究系統(tǒng)的面對(duì)應(yīng)用特性，使得大多數(shù)程序員沉陷于不同的應(yīng)用中。在進(jìn)入新的一輪開發(fā)后，往往惟獨(dú)一些容易的閱歷可供參考。為了加快應(yīng)用的開發(fā)進(jìn)度，有須要討論一種統(tǒng)一的應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)，使開發(fā)人員能夠通過容易模式套用，簡(jiǎn)化大量系統(tǒng)討論方面的工作，以加快嵌入式開發(fā)人員對(duì)新系統(tǒng)的理解和用法。操作系統(tǒng)c/os-ii和ecos（embedded configurable os）是我在研發(fā)過程中用法過的兩個(gè)系統(tǒng)。這兩個(gè)源碼藏匿的系統(tǒng)是我們討論的基礎(chǔ)。開發(fā)平臺(tái)依次是pc機(jī)和ep7212開發(fā)板。1 c/os-ii內(nèi)核對(duì)于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核，我們最關(guān)懷的是：任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理準(zhǔn)時(shí)間特性等。這里，

2、只介紹與多任務(wù)編程聯(lián)系最多的任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理。1.1 任務(wù)調(diào)度任務(wù)的狀態(tài)有休眠、就緒及運(yùn)行幾種。任務(wù)調(diào)度就是遵循一定的原則，使多個(gè)任務(wù)共同用法同一處理機(jī)的過程。這一過程主要是通過對(duì)任務(wù)控制塊（tcb）的管理來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)任務(wù)建立時(shí)，c/os-ii系統(tǒng)為其所對(duì)應(yīng)的os_tcb賦值；當(dāng)任務(wù)的cpu用法權(quán)被剝奪時(shí)，系統(tǒng)用os_tcb來保存該任務(wù)的狀態(tài)；當(dāng)任務(wù)重新得到cpu用法權(quán)時(shí)，系統(tǒng)就可通過任務(wù)控制埠來使任務(wù)從被中斷處繼續(xù)執(zhí)行下去。在c/os-ii中，tcb內(nèi)包含如下基本項(xiàng)：*ostcbstkptr是一個(gè)指向當(dāng)前任務(wù)棧頂?shù)闹羔槪ㄟ^允許每個(gè)任務(wù)擁有自己的棧來減小系統(tǒng)的內(nèi)存開銷；*ostcbne

3、xtostcbprev用于任務(wù)控制塊的雙重鏈接；*ostcbdly用于任務(wù)延時(shí)或超時(shí)限制；*ostcbstat任務(wù)的狀態(tài)字，0表示就緒態(tài)；*ostcbprio任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，值越小，優(yōu)先級(jí)越高。在c/os-ii中，還有兩個(gè)與任務(wù)調(diào)度相關(guān)的結(jié)構(gòu)就緒表和估級(jí)判定表。就緒表中有兩個(gè)變量用來存放每個(gè)任務(wù)的就緒標(biāo)記。通過分組與優(yōu)先級(jí)表中的項(xiàng)實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)而確定進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。任務(wù)調(diào)度算法原型：*關(guān)中斷；*取優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)；*若不是當(dāng)前任務(wù)，則舉行任務(wù)切換；*開中斷。任務(wù)切換中兩步完成：將被掛起的任務(wù)的微處理器寄存器堆入棧，然后，將較高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)的寄存器值從棧中復(fù)原到寄存器中。1.2

4、 內(nèi)存管理在嵌入式系統(tǒng)中，為了更高效地用法內(nèi)存，除了常規(guī)的malloc()和free（）外，通常提供不同的內(nèi)存組織形式，以滿足特別應(yīng)用的需求。c/os-ii中，操作系統(tǒng)把延續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)來管理，每個(gè)分區(qū)中包含整數(shù)大小相同的內(nèi)存塊。利用這種機(jī)制，c/os-ii對(duì)malloc()和free（）舉行改造，使得它們可分配和釋放固定大小的內(nèi)存塊，并且使這兩個(gè)函數(shù)的執(zhí)行時(shí)光也固定下來。為了用法戶能得到需大小的內(nèi)存塊，在一個(gè)系統(tǒng)中可以多個(gè)內(nèi)存分區(qū)，應(yīng)用程序可以從不同的內(nèi)存分區(qū)中取得不同大小的內(nèi)存塊。唯一要注重的是，不同的內(nèi)存塊在釋放時(shí)必需重新放回它以前所屬的內(nèi)存分區(qū)。采納上述的內(nèi)存管理算法，解決了內(nèi)存碎

5、片的問題。為了跟蹤每一個(gè)內(nèi)存分區(qū)，c/os-ii用法了內(nèi)存控制塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要有：osmemaddr指向內(nèi)存分區(qū)起始地址的指針；osmemfreelist指向下一個(gè)空閑控制塊或下一個(gè)空閑內(nèi)存塊的指針；osmemblksize內(nèi)存分區(qū)中內(nèi)存塊的大小，是用戶建立該內(nèi)存分區(qū)時(shí)指定的；osmemb1ks內(nèi)存分區(qū)中總的內(nèi)存塊數(shù)量，是用戶建立該內(nèi)存分區(qū)時(shí)指定的；osmemnfree內(nèi)存分區(qū)中當(dāng)前可以得到的空閑內(nèi)存塊數(shù)量。在c/os-ii中，也可以用法常規(guī)的malloc（）和free（）內(nèi)存管理函數(shù)來增加其可移植性，但在用法更嚴(yán)格的場(chǎng)合，應(yīng)用法系統(tǒng)提供的特別的內(nèi)存管理。2 應(yīng)用軟件2.1 應(yīng)用軟件原型對(duì)于8051系統(tǒng)的編程，最基本的架構(gòu)是一個(gè)無限循環(huán)，應(yīng)用的全部事情基本上都是在這個(gè)超循環(huán)中實(shí)現(xiàn)的。在這種系統(tǒng)中，系統(tǒng)上惟獨(dú)一個(gè)任務(wù)在運(yùn)行，應(yīng)用就是囫圇系統(tǒng)，而囫圇系統(tǒng)就是一個(gè)應(yīng)用