嵌入式系統裸機的任務調度應用設計*

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(1.齊魯工業大學(山東省科學院)，濟南 250353；2.山東省科學院自動化研究所；3.山東省汽車電子技術重點實驗室)

引 言

在嵌入式系統的軟件設計中，要根據具體應用要求和系統資源大小，選擇合適的嵌入式操作系統，根據應用邏輯劃分任務，然后利用操作系統提供的一系列API建立任務隊列，以消息或事件的形式進行任務間通信，實現任務調度[1]，這種方式可以讓開發人員將精力集中在應用邏輯的開發上，不僅可以實現軟件的模塊化，還可以靈活地進行修改和維護。

在這種方式下，MCU上電初始化時首先建立任務隊列，為每個任務設定合適的優先級，并分配一定的堆棧用于存儲任務上下文。在系統運行階段，系統滴答、發送消息或事件、各種系統中斷都會觸發任務調度。執行任務切換時，首先將當前任務的上下文數據保存到任務堆棧中，然后將新任務堆棧恢復到MCU各類寄存器和系統棧中[2]，根據新的PC(程序計數器)指針執行新任務。每個任務堆棧都會消耗寶貴的RAM資源，而且系統運行階段存在大量頻繁的中斷時，上下文的存儲和恢復會極大消耗MCU的計算資源，因此，只有在RAM資源豐富、主頻高的高端MCU中才選擇使用操作系統。在那些由于成本限制只能選擇RAM資源較小、主頻較低的中低端MCU的嵌入式系統的軟件設計中，只能采用不加操作系統的裸機方式。

1 方案設計

在不帶操作系統的裸機嵌入式系統中，軟件系統在一個主循環體中運行。MCU循環調用由各種軟件模塊組成的主循環體，各個軟件模塊不存在各自的任務堆棧，共享一個系統棧。……