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多单片机第1篇

目前，单片机系统大多采用单任务机制，系统各个任务模

块按照固定的顺序被执行，构成一个整体。但实际情况每个任

务的执行频率是不一致的，执行的顺序也不是固定的。使用单

任务机制很难保证数据处理的实时性，处理器资源利用率也较

低，而且对原有系统的升级扩展难度较大。

通过对操作系统中任务调度策略和关于单片机中多任务调

度文章的研究和分析，给出了一种基于等待时间和优先级结合

的多任务调度。

2多任务调度算法设计

任务调度时每个任务在运行结束后都等待一段时间，让其

他任务占用CPU,而需要等待的时间长度则根据任务的优先级

运行时间来设定。任务被分为三种状态：运行状态、就绪状态和

挂起状态。就绪态任务能够被执行的条件是等待时间小于等于

0;运行状态为当前正在占用CPU的任务状态，该任务是来至于

就绪态任务列表中；挂起态为任务不能被运行的状态，其满足条

件是等待时间为大于0。任务调度的整个过程是通过循环来实

现，分三步骤：

。

(1)运行时间的获得(Run_Tick_Time)

务运行记录时间，对于第一次循环，该时间为0。

(2)刷新等待时间o

(Delaytime)

Delaytime=Waiting_Tick_Timel;

个任务在执行之前都会获得一个等待时间Delaytime的初值，

然后该值减去上一个任务运行时间，直到该值小于0。当任务

的等待时间小于0后，该任务就会被标记为就绪态准备运行。

(3)根据任务状态执行任务。如果任务就绪列表中只有一

个任务处于就绪态，则CPU执行该任务，如果就绪列表中同时

有多个任务就绪，优先级高的任务先执行，为防止低优先级任

务长时间处于就绪状态，在fcblist链表中插入优先级为0的

FCB节点，当低优先级任务状态为就绪状态，但出于就绪状态

的时间超过一特定的时间，该节点的函数指针就指向低优先级

的任务函数，在下一次循环遍历就绪列表时，该任务就会被执

行。

3任务模块设计

任务控制块的主要成员变量有指向任务的函数指针、任务

的等待时间、任务的优先级等信息，为保证系统开始执行时每

个任务够能被执行一次，FCB结构体的初始化为就绪态任务。

4定时器设计

时间片的设计非常重要，此时间片是任务调度机制的时钟。

在其中断服务程序中，程序判断并修改全局变量system_tick

的值，每产生一次中断system_tick的值就会递增。

5实例应用

以纯电动汽车组合仪表系统为例，芯片平台选用NEC

R5F10DPJ,系统完成对整车相关参数的处理与显示，如车速、

电池电量、电池参数、电池管理模块故障信息、电机控制器故

障信息等。

按照多任务调度系统任务设计原则将仪表系统功能划分为

7个任务模块，按照优先级依次为：IGN检测、电机驱动、CAN

数据处理、按键检测、开关量输出、LCD显示、写EEPROM。任

100ms。

按优先级创建仪表系统任务，并建立fcblist链表，经系

统定时中断，按优先级顺序执行一次任务，设置看门狗复位时

fcblist中所有任务节点的等待时间数据和获取就绪态任务或

处于就绪态超时的任务。

6总结

对于实时多任务操作系统，主要任务是对实时性要求不同

的各任务做出及时的响应，在单片机系统中采用时间等待和优

先级结合的多任务调度方法，能有效的改善系统的结构，系统

可在宏观上并行执行各种任务，使CPU资源能有效的被利用。

本方法在一款纯电动汽车仪表系统上对该方法进行了验证，仪

表工作正常。

参考文献

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设计中的应用[J].电子技术应用，2003,(3):18-19.

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专题讨