在μC／OS―II上实现动态电压调节技术
2 DVS系统模型
2．1 DVS任务调度模型
由1．2可知，当系统中任务之间存在松弛时间的时候，降低处理器的频率可以缩短任务之间的松弛时间，同时由于频率下降导致电压下降，进而可以减少处理器的能量开销。然而，什么时候进行DVS的调度，处理器最低运行在哪个频率上都需要进一步分析，为此，需要了解每个任务的相关信息。本文用一个五元组表示一个任务，τi=(Si，PTi，ETi，LETi，NPTi)。其中，Si表示第i个任务的状态，是就绪还是阻塞；PTi表示第i个任务的执行周期；ETi表示第i个任务的执行时间，LETi表示第i个任务在当前周期内完成剩余指令所需要的时间；NPTi表示第i个任务距离下一个周期任务所需的时间。
根据上述定义，系统处理器的利用率Uτ可以表示为：本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/181415.htm
当且仅当Uτ1时任务集可调度，任务间存在松弛时间。这是启用DVS功能的前提。
2．2 判断是否需要进行DVS调度
为了计算松弛时间存在时处理器最低可以运行在哪个频率上，引入“变压因子”这个概念。假设DVS模块被调用时所有就绪任务需要的执行时间为TAllReady，距离下一个等待任务恢复的时间为TleastWaiting，那么定义变压因子FlexibleRatio为：
当FlexibleRatio>1时，表示当前就绪的任务可以在下一个任务从等待中恢复之前执行完毕，这时可以适当降低CPU的电压和频率，减慢任务的执行速度；当FlexibleRatio1时，表示当前就绪的任务在下一个任务恢复之前都不能执行完毕，所以这个时候可以提高CPU的电压和频率，使当前就绪的任务尽快执行完毕，从而使下一个恢复的任务可以得到尽快的执行；当FlexibleRatio=1时，不需要调整电压和频率。
2．3 计算可运行的最低频率
处理器的频率厂是和完成任务需要的时间T成正比的。它们之间遵循如下关系：
假设当前处理器的运行频率为fcur，完成已经就绪任务需要的时间为Tcur，使任务集可调度的最低频率为fnew，以及在新的频率下完成就绪任务的时间为Tnew，则它们有如下关系：
即在某一时刻，满足系统任务可调度的情况下，处理器频率最低可以运行在FlexibleRatio・fcur。
3 DVS在μC／OS―II上的详细实现
3．1 DVS在μC／OS―II上实现的整体结构
根据第2节的分析，一个完整的DVS模块应包括两大部分：一部分是更新DVS任务控制信息，另外一部分是可调度的最低频率的计算。其中，第二个部分又可以分为两个层次，即最低频率的计算和频率的硬件设置部分，这样分层之后有助于改进后μC／OS―II的移植。DVS功能在μC／0S―II的实现总体结构如图3所示，下面详细描述各个部分的实现过程。
3．2 更新DVS任务控制信息
为了让系统知道每个任务的详细情况，实现过程中建立如下结构体保存任务的信息：
该结构体作为任务控制块的一部分，在任务创建时，将μC／OS―II自身预留的任务扩展指针OSTCBExtPtr指向该结构体。这些信息必须在每一个时钟节拍之后都有变化，因此它们必须在每一个时钟节拍进行更新。更新这部分信息的代码被放在OSTimeTickHook()函数中。
3．3 计算可运行的最低电压和频率
计算可运行的最低电压和频率的算法是DVS功能的核心部分。算法的基本思想是，将所有任务产生的松弛时间给当前任务使用，使当前就绪的任务集以尽量低的电压和频率运行。系统最开始运行在最高频率和电压下。该算法的伪代码如下：
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