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單片機系統(tǒng)中的多任務(wù)多線程機制的實現(xiàn)
摘要：單片機系統(tǒng)的開發(fā)多情況下不是在嵌入式操作系統(tǒng)平臺上進(jìn)行的，而是直接基于處理器編寫。在多任務(wù)并行執(zhí)行的要求下，可以借鑒操作系統(tǒng)中的任務(wù)和線程機制，對資源和處理器合理進(jìn)行調(diào)度。本文以實例對此進(jìn)行討論。關(guān)鍵詞：單片機 任務(wù) 線程 并行處理
引言
首先要指出的是一點是，我們不是討論嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）的設(shè)計。我們討論的是，在不使用RTOS的控制系統(tǒng)中，如何體現(xiàn)多任務(wù)多線程機制的程序設(shè)計思想。
一些嵌入式設(shè)備可以需要操作系統(tǒng)，例如掌上電腦、PDA、網(wǎng)絡(luò)控制器等高性能的手持設(shè)備和移動設(shè)備。它們往往和無線通信、互聯(lián)網(wǎng)訪問和多媒體處理等復(fù)雜而強大的功能聯(lián)系在一起；對CPU要求也很高，往往是以通用CPU為原型的各種高端嵌入式處理器。
作為一個完整的操作系統(tǒng)，RTOS有一個可靠性很高的實時內(nèi)核，將CPU時間、中斷、I/O、定時器等資源都包括起來，留給用戶一個標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口（API）；根據(jù)各個任務(wù)的優(yōu)先級，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU的時間，保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性。內(nèi)核一般都能提供任務(wù)調(diào)度和中斷服務(wù)等功能，部分高檔商業(yè)化產(chǎn)品，如Windows XP Embedded，甚至支持32位地址空間、虛擬存儲管理、多進(jìn)程以及嵌入式操作系統(tǒng)中不多見的動態(tài)鏈接庫（DLL）。對于這些RTOS來說，多任務(wù)實時處理不是件困難的事情。
但更多的情況下，用戶使用的是另一類CPU——微控制器，即單片機，往往是按照某一流程執(zhí)行單一任務(wù)。出于成本和技術(shù)上的原因，這類軟件開發(fā)多數(shù)還是基于處理器直接編寫，沒有選配實時多任務(wù)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，也不需要將系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件分開處理。但是在實際應(yīng)用中，有時也會面臨同時處理多個并行任務(wù)的要求，這就需要安排一種運行機制，來模擬RTOS中的處理方法。
1 RTOS中的設(shè)計思想
單處理機多道程序系統(tǒng)具有如下特征：
①從宏觀上看，幾種程序“同時運行”。即它們先后開始了各自的運行，且均未結(jié)束。
②從微機上看，幾道程序“交替執(zhí)行”。對于單處理機系統(tǒng)而言，它們只能輪流地占用CPU。
其實質(zhì)是指幾道程序在處理機中“交替執(zhí)行”。我們按照現(xiàn)在常用的方法，把一道程序和一個任務(wù)對應(yīng)，把任務(wù)中的每個分開的、獨立執(zhí)行的部分稱之為線程。
具體到RTOS來說，一方面，實時操作中的多任務(wù)引起的并發(fā)性和實時性，要求操作系統(tǒng)對資源分配具有更強的控制能力。通常的辦法是采取設(shè)立前臺與后臺兩個作業(yè)的分配辦法。前臺作業(yè)中包含實時采集、控制、處理有關(guān)的任務(wù)，任務(wù)優(yōu)先級較高；后臺作
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