基于消息驱动机制的任务调度 - 无纸记录仪实时多任务调度策略的研究

2.3 基于消息驱动机制的任务调度

　　借鉴面向对象程序设计的思想，在记录仪程序中引入消息概念，将任务的执行条件转换为消息，由消息对相应的任务进行激活，并由任务调度模块实现调度。消息定义为：当某个事件(如中断或某任务完成)发生时，事件处理程序设置相应的标志，不同的标志代表不同的消息。事件处理程序可以是中断服务程序，也可以是执行后需设置的标志的任务，因此，记录仪中任务的调度是基于消息机制来驱动的。消息在多任务程序中的作用相当于桥梁，使任务间既相互独立又有机关联，任务之间不能直接调用，需借助消息，由任务调度模块实施。

　　中断服务程序由中断消息(标志)处理程序和中断任务处理程序两部分组成，前者仅仅完成消息(标志)处理就退出中断，而中断真正要完成的操作，是在任务调度模块的协调下，由中断任务处理程序来完成。如按下显示，则按键中断消息处理程序只产生一个按键消息(标志)就退出中断，而调度模块依据按键消息，调用按键中断任务处理程序获取键值，并产生显示消息。调度模块依据显示消息，调用显示任务程序。

　　3 实时多任务调度策略

　　多任务的系统，通常采用内核来管理各个任务，也就是通过内核为每个任务分配CPU时间，并负责任务之间的通信。根据任务的调度机制，可以分为非占先式内核和占先式内核。前者要求每个任务能够主动释放CPU等资源，后者则支持对当前任务的CPU使用权的剥夺，从而使更高优先级就绪任务得到CPU控制权进而执行。

　　嵌入式系统采用何种调度策略，通常要考虑三个因素：系统的处理能力，任务的数目，系统对响应时间和执行效率的要求。抢占式调度能改善高优先级任务的实时性，但系统开销较大;非抢占式调度恰好与抢占式相反。针对记录仪，提出抢占式和非抢占式的复合多任务调度策略。记录仪的正常工作周期为1s，调度模块的工作周期亦为1s，并将1s分为三个时段：0s-0.5s，0.5-0.8s，0.8s-1s，实时时钟在0s， 0.5s， 0.8s各产生一次中断，将Time-flag分别设置为0，5，8，并将Attemper-flag置为0。任务调度程序框图如图2所示。

　　

 

　　在记录仪一个工作周期(1s)内，复合调度策略，允许高优先级任务三次抢占低优先级和后台任务，而低优先级任务具有两次抢占后台任务的权力。因此，高优先级任务的响应时间t≤0.5s，低优先级任务的响应时间t≤0.7s。由于抢占的次数有限，所以任务切换开销不大，有利于提高系统效率。

　　抢占式和非抢占式的复合多任务调度策略已成功应用于某记录仪，达到了预期的目标。

　　首先，软件设计模块化，不同的功能模块编制成相应的任务，由调度模块按优先级别调用。而且兼顾了高优先级任务的实时性和系统运行的高效性。这样，大大降低了系统的故障率。低优先级任务发生阻塞时，高优先级任务的执行不受其影响。