车载操作系统的调度算法分析与改进.pdf

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1、车载操作系统的调度算法分析与改进回北京交通大学刘建伟焦风川牛涛申建德回唐山学院王蕾当前没有专门为车载设备设计的实时操作系统9一般都是对通用嵌入式实时操作系统进行裁剪来完成的9需要很大的工作量O本文介绍一种在嵌入式实时系统中调度所面临的限制以及克服这些限制的调摘要度技术9根据UC/OSII实时嵌入式系统内核的特殊性9在原有优先级调度算法的基础和某车载设备设计的基础上9提出一种车载实时操作系统内核的改进方法9其特点是实时性强稳定性高面向车载设备应用O关键词实时操作系统调度算法内核车载设备的状态参量进行采集与监测单一编程

2、较为复杂应选用引言嵌入式实时操作系统来完成这些任务任务中有些需要随着现场总线技术~嵌入式微控制技术的发展现代按时间片进行调度分时完成各个任务;而现有的源码开列车的过程控制已从集中型的直接数字控制系统发展成放的嵌入式实时操作系统一般都是抢占式多任务内核因为基于网络的分布式控制系统高速列车以保证旅客乘此需要对现有实时操作系统的任务调度机制进行改造从车安全与舒适为基础必须对车辆的制动~防滑~车门~供而满足车载操作系统的实际需求电及空调等设备分别进行控制~检测和诊断;各设备分别由相应的车载微机进行控制构成各个子系统;子系统之1

3、调度算法分析间通过现场总线互联形成全列车的网络控制系统实际调度算法是指在有限的处理单元上对具有某些已知情况下车载微机需要对多点的压力~温度以及许多其他特征的任务集执行顺序的设计在嵌入式实时系统中任多媒体技术发展越来越成熟的消费电子领域得到越来越广泛的应用参考文献1]Keithjack.videoDemystified.IvthEdition.USA:Ne-Wnes2005.2]Charlespoynton.DigitalvideoandHDTvalgorithmsandinterfaces.USA:MorganKaUf

4、man2003.3]HDMI＿specification＿1.1.2004-05-20.4]HDCp＿specification＿1.1.2003-06-09.5]AT76C114datasheet.6]SiI9030datasheet.戴仕勇(研究生)9主要研究方向为嵌入式系统研究及应用O图7AT76C114和Sil9030硬件连接结构图(收稿日期22006-05-15)562006年第10期adv＠mesnet.com.cn(广告专用)务的执行要面对两种限制:时间限制和资源限制G实时任N】＜1务要求系统有良好的响应

5、时间以满足截止时间9在嵌入式N1TN系统中只有有限的RAM和CpU等资源9所以调度的好任务的最长响应时间TT是可测的9须满足TT小于截止时间9任务才能被调度G对于T可用下式表达:坏在很大程度上决定了系统的性能GT!1"TTTrUn＿i+Tlok＿i+Tspd＿i+maXTT/Trdy＿j}TrUn＿j1.1RMS调度算法式中:T为任务i的执行时间;T为任务i的闭锁时rUn＿ilok＿iRMS算法是在1973年由C.L.LiU和j.Layland提出间;T为任务i的调度开销时间;T为任务j再次就绪spd＿irdy＿j的G

6、该算法是基于统计任务执行频率的一种任务调度方的时间;maXT/T}T为低优先级任务i被高优先Trdy＿jrUn＿j法GRMS算法将最高优先级赋予最高执行频率的任务9级任务j剥夺后9高优先级任务占用的总时间G以单调的顺序对余下的任务分配优先级G分析中9RMS抢占式EDF调度算法最大的优势在于9当系统的负算法作了以下假设:载相对较低时非常有效9对于任何给定的任务集9只要处令所有任务都是周期性的;理器的利用率不超过100%9就能够保证它的可调度性G令任务间不需要同步9没有共享资源9没有任务间数EDF的劣势在于不能解决过载问题

7、9当系统负载较重时9据交换等问题;可能引起大量任务错过截止时间9导致CpU的时间大量令CpU必须总是执行优先级最高且处于就绪态的任花费在调度上9这时系统的性能很低G务9即须用可剥夺型内核调度法G由于采用抢占式的调度方式9高优先级的任务就绪后1.3改进调度算法立即抢占正在运行的较低优先级的任务G设系统中有在嵌入式实时系统中资源非常有限9所以开销要尽可项不同的任务9由于RMS算法要求调度的独立的周期性能减小;而RMS和EDF调度算法的问题就在于它们的开任务总能满足其截止时间9即要求系统中的所有任务必须销---运行开销和调度

8、开销G本文以UC/OSII为例9结2]满足硬实时条件9于是有下列不等式成立:合LinUX的调度算法9对UC/OSII内核的任务调度算1/法进行改进9使其成为抢占式与时间片轮转调度相结合的】＜211T调度算法9而系统的开销并无多大改变G式中:为任务最长执行时间9T是任务的执行周以车载系统中常用的数据采集任务为例9可将UC/期9/T即