基于μC/OSⅡ的实时任务模型研究与应用

　　0 引 言

　　由于实时程序运行机制与传统程序相比具有独特性，在实时应用程序开发和相关教学实践中，如何根据应用需求和系统功能设计，确立实时程序结构，完成代码的设计与实现则是一个首要的、关键的问题。软件设计者常因缺乏简易、实用的实时软件开发基本方法，难以快速建立全面、系统的开发思路和实施步骤。现有实时内核技术及其应用软件开发资料篇幅较大，技术细节多，学习周期长，可操作性较差，一定程度上影响软件开发者的工作进度。需要一种简便易行、行之有效、可操作性强的开发方法，以便为快速全面了解、掌握实时软件开发流程提供指南。

　　为此，通过分析实时软件核心技术，结合μC/OsⅡ实时操作系统内核，提出一个实时程序任务模型。依据该模型，确立实时任务功能及处理流程，调用实时内核，确立一个实时应用程序基本结构，实现实时程序运行机制，最终完成一个实时应用软件的设计与实现，并提供一个简单范例应用该任务模型。

　　1 实时软件技术及实时软件构成

　　实时软件开发环境一般采用实时操作系统(RTOS)作为系统开发和运行支持平台，支持模块化开发，提高开发效率，缩短开发周期，便于程序的调试、维护，使实时性能得到保证，系统稳定可靠。RTOS为每个任务建立一个可执行环境，并可方便地在任务间传递消息，在中断处理程序和任务间传递事件，根据任务优先级实施抢占调度。

　　从实时操作系统(Real-time OS)的内核功能、实现方法和运行机制可得其目标包括：按照抢占优先级策略控制管理实时应用程序每个并发任务的运行;每个任务在多长时限可以完成或得到响应。任务时限(dead-line)是实现每个实时任务必备的性能指标。

　　时限可以分为硬时限(Hard Deadline)和软时限(Soft Deadline)。具有硬截止时间的任务即为关键任务，如果不能满足时限，则视为系统错误。根据任务设置的重要程度，将拥有关键任务的实时系统称为硬实时系统，否则称为软实时系统。

　　硬实时技术应用广泛。例如：航空导航、武器控制等应用系统，必须使用实现硬实时技术的操作系统，将计算、存储、显示和机电控制系统以严格时限组合为一个系统。软实时系统运行方式与硬实时系统基本相同，区别在于只须满足统计意义上的实时要求。软实时系统一般要求满足时限的概率达到90%。比如，媒体播放系统一般要求1 s播放24帧图像。如果数据在数据严重负载的情况下，不能在1 s内处理24帧，造成播放失真。如果DVD播放正确率达到95%，用户就能基本满意。

　　实时应用系统能否满足实时性能的要求，可从以下指标进行考察。