基于时间触发嵌入式系统的设计与应用

根据笔者经验，一个较为可取的时间片是略大于一次典型的交互所需要的时间，使大多数进程在一个时间片内完成。经反复尝试，时间片选择在1~5ms之间执行效率较高，这样既可满足响应速度的要求又能把任务执行的时间降到最低。该时间与任务个数和任务运行时间均有关，具体大小视情况而定。

4.3 中断服务程序

建议该函数由CTC方式激活，当某任务需要运行时，使之处于就绪态等待被执行。该函数内容由具体任务而定。

4.4 调度器任务添加函数

该函数用来将任务添加到消息队列，以保证条件满足时被调用，函数如下所示：

{定义静态变量i;循环判断任务队列是否有空间;若无，报错返回;否则，添加任务;}

4.5 调度函数

刷新函数虽然能够直接激活任务，但若直接运行，长任务将破坏时标中断，这意味着所有的系统定时都将受到严重影响，造成许多任务不能被调度。因此，为了在长任务存在的情况下使调度器的可靠性最大化，分离刷新和调度这两个操作是必要的。

时间触发嵌入式系统采用的是FCFS算法，为了提高系统的响应速度，必须要求Durationtask

void SCH_Dispatch_Tasks(void){定义静态变量i;如果运行标志位大于0,则执行该任务;该标志位清零;如果是单次任务，则将其删除;}

4.6 调度器任务删除函数

void SCH_Delete_Task(const uint8task_id){定义 静态返回值;若指针函数为空，返回空闲代码;否则，对其延迟、周期、状态等变量清零;返回代码;}

5.应用实验

以电磁炉系统为例，进一步介绍基于AVR微控制器的时间触发嵌入式系统的具体应用。

电磁炉系统是一个复杂的嵌入式系统，如图2所示，AVR要处理大量的外围设备，为便于开发，将整个程序按照硬件及功能进行模块划分，各个功能模块之间通过传递消息的方式来完成多任务的处理。

针对该应用，可设计功能模块：MSGMap[],该数组由各个功能模块组成，具体子函数如表1所列，使用函数数组的方式可以增强程序的扩展能力。如果有新的外设，只需在这里添加对应的模块入口，并完成相应的模块就可以增加系统的功能。

其中每个任务的运行周期间隔时间是程序中设定的参数(周期应为4ms的倍数)，具体执行时间由AVR Studio测得，均应小于设定时间片4ms,否则应用将出错，需重新设定时间片大小或再次分割功能模块。其中看门狗处理任务是唯一的抢占式任务。

6.结论

实验表明，以AVR微控制器为核心的控制系统，外围扩展功能强大、开发较简单，结合以时间触发理念为内核的操作系统，设计时一次只为一个任务分配空间，每个任务的存储开销只有8个字节，采用由C语言与汇编混合式编程，简单、安全，可预测性强，尤其适用于对成本和稳定性均有要求的中小企业。随着嵌入式系统的发展，基于AVR的时间触发嵌入式系统必然有着广阔的应用前景。