嵌入式系统满足实时性采用了哪些技术

Question

如题所述

Answer 1

1　引言[1～5]对于数控系统,最重要的性能就是可靠性和实时性。按照通常定义,实时系统就是有一定时间约束,一些重要计算有完成的明确时间期限的计算机系统。随着CNC系统的功能向复合化、智能化的发展及长时间连续工作的要求,系统的功能越来越复杂、计算量越来越大,从而系统的可靠性和实时性问题就显得更加突出。数控系统的实时性和可靠性,既依赖于系统的软件设计,也依赖于系统的硬件配置,本文只讨论软件的可靠性和实时性问题。由于基于PC的开放式CNC系统已是业界的潮流,本文在讨论关于可靠性和实时性的一般技术问题的基础上,结合广泛应用的操作系统WindowsNT和开发语言C++做出进一步的分析。2　可靠性设计技术2.1　开发策略的选择根据数控系统开发的起点和功能的实现方式,CNC系统设计可以分为表1所示几种模式。完全开发一般是大型公司和科研单位作为产品研制的方式,当然也或多或少的利用第三方软件包;基于第三方软件包的系统集成方式是目前软件开发的主流方式;基于现有数控系统的二次开发方式一般是对于功能做较小的扩充。由于嵌入式系统开发行业还缺乏统一标准以及技术保密等问题,软件复用还有相当困难。对于不同的方式,软件经历的实际验证时间不同,从而可靠性也有所不同。所以为了提高系统的可靠性,应该从实际需求和单位的研究实力综合考虑,确定自己的开发策略。2.2　开发过程的组织[6]遵循规范的开发规程乃是提高系统可靠性的重要环节,它不但便于开发管理,更有利于开发的交流、调试和维护。下面按照瀑布模型给出数控系统的开发过程。表1　数控系统开发策略开发模式开发难度和周期系统功能与可靠性完全开发,一切功能由自己实现。难度最大,周期最长可最大限度满足个性要求基于第三方软件包的方式,即系统集成方式。难度中等,但还需进行调试,周期较长功能即可个性化,比较可靠基于现有数控系统的二次开发方式开发难度最小,调试周期短可靠性强,但效率和利用率不高2.2.1　分析阶段①综述问题②确定项目约束条件包括:开发周期分析,经费分析,成员分析,采用的硬件分析,采用的软件工具,相关供应商及协作伙伴等。③罗列用户使用要求主要包括:用途,系统输入,系统输出,与用户的交互方式,重量、体积、安装和拆卸,相关外设、手动装置,与其他系统的连接和通讯,运行环境,响应速度,安全要求,可靠性等。④确定软硬件主要包括:处理器的速度,总线的吞吐量,操作系统,开发语言,第三方软件,第三方硬件等。⑤检查分析结果主要分析是否存在:噪声,遗漏,矛盾,模糊,超前引用,一相情愿(只有要求,而没有实现方法)等问题。2.2.2　设计阶段①指定说明硬件部件②定义硬件接口如:I/O端口,寄存器,I/O地址管理,中断等。③指定说明软件子系统④定义软件接口⑤规定启动和关闭过程⑥规定错误处理方案⑦检查设计4

Answer 2

实时性的影响因素？
貌似只跟系统有关吧。确切点，跟操作系统调度有关，跟中断响应处理方式有关。
影响最大的主要还是os里边的调度方式。
如果要了解，可以看几个流行rtos的进程调度来对比。
---------------
目前的嵌入式os中，只有wince是实时性较差的。貌似最好的是vxworks。
我不知道你要应用在什么场合，一般情况下，流行的嵌入式os的实时性都是足够了。
所谓的实时性，也就是从事件发生到系统响应的时间。
或者更广泛一点，也就是从用户输入一个信息到系统处理完返回给用户的这个反应时间。
这个时间可以划分为几个阶段：
1.中断响应时间；
2.rtos进程调度响应时间；
3.应用程序响应时间；
细分：
1.中断响应时间：
一般情况下所有外部消息都是通过中断方式来触发的。外部硬件给处理器一个中断，告诉处理器说外部有一个事件需要处理。
处理器对一般外部中断的处理分为快速中断和正常中断。
一般支持中断的嵌套。
这个是有处理器来决定的，当然有些也可以由系统来设置。
不管哪种中断，时间都会是足够短的。不然这样的处理器谁会用？
2.rtos的进程调度：
中断响应了以后，一般中断函数都是非常简短的，只是变量的设置，记录下外部事件的相关信息。真正的工作一般是在进程中做的。
进程在调度时，如果到该进程运行并且该进程发现中断对变量的改变，则该进程开始进行相应的处理动作。
但进程调度本身，是由多种经典算法的，可以参考os的理论部分。有些算法实时性稍高，但整体性稍差，有些则相反。正常情况下，不管哪种算法，系统的进程数越少，肯定响应越快；当时处理器的负担越小，响应越快。进程中屏蔽中断的地方越少，则平均响应越快。
按照实时性的严格定义来说，1,2就是全部了。就是从中断开始到进程开始执行为止。从更宽泛来说，从最终用户来说，3还是有必要说下的。
3.应用程序的处理：
进程执行到该任务时，就是应用层要做的事情了。应用程序执行后将结果返回给用户就完事。
正常情况下，3的影响远远大于1，2。

Answer 3

流程、邮件提醒、短信提醒等，都可以实现吧，智能EXCEL服务器里，就有实时提醒功能，但需要你配置提醒模式