时间片调度在单片机中的运用步骤和程序等资料说明

　　单片机在系统中充当CPU的角色，需要同时处理多个事务。如与PC机通信，将收到的信息转发给从机，监视数据处理情况等一些繁杂而又重要的事情。如何协调好各个事务之间的关系，并有条不紊的执行各个事务，这就需要在编写程序时采用合适的算法进行处理。一般的方法就是在单片机中移植操作系统，由操作系统来管理各个事务。但由于系统要占用一定的内部资源，这对本身资源非常有限的单片机来说是不现实的。所以，很少在单片机中采用操作系统，而是采用时间片轮询调度的方法进行各任务的管理。

　　时间片轮询调度是一种古老而又简单的算法，广泛运用于无操作系统的微处理器中。在系统中，每个进程被分配一个时间段，称作时间片，即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。

　　时间片轮询调度中有趣的一点是如何确定时间片的长度。从一个进程切换到另一个进程是需要一定时间的，因为要保存和装入寄存器值及内存映像等保护现场的工作，更新各种表格和队列等。假如进程切换，有时称为上下文切换，需要的时间为5毫秒，再假设时间片长度设定为20毫秒，则在做完20毫秒有用的工作之后，CPU将花费5毫秒来进行进程切换。CPU时间的 20%被浪费在了管理开销上。进程切换时间一定的情况下，如果时间片长度设定的越小时，这种浪费更明显。所以，时间片长度与CPU利用率是一对不可调和的矛盾，必须处理好它们之间的关系。

　　为了提高CPU效率，我们可以将时间片长度设得大一些，这时浪费的时间只有就会相对减小。但在一个分时系统中，各个任务对时间片长度的要求是不一致的。例如在一个系统中，可能要求每秒钟更新一下显示内容，每几十毫秒要扫描一下按键，每几毫秒要检测一下串口缓冲区等……可见，各个任务对时间的依赖程度是不一样的。如果时间片设得太长，某些对实时性要求高的任务可能得不到执行，使得系统的实时性变差。总之，时间片的设定应满足对实时性要求最高的那个任务，这样才能确保每个任务都可以及时得到执行而不被错过。

　　要在一个单片机系统中实现时间片轮询调度，需要依照以下的步骤：

　　确定任务总数及各个任务实对时间实时性的要求

　　根据任务对时间的要求，确定时间片的长度

　　估算执行每个任务所花费的时间，确保任务能够在时间片的长度内执行完毕

　　如果任务较大，时间片不足于让任务执行完，此时可细化该任务