「话说嵌入式」大道至简之时间触发系统

说到嵌入式系统一般能想到的都些是RTOS，比如特别出名的FreeRTOS,ucOs，Keil自带的RTX，ARM的mbed OS,如果是硬件资源比较少，又想获得多线程解耦的便利，还有一些协作式系统可以选择，如Contiki OS(protothread),阿圆在此推荐一种设计也非常精致小巧的OS，就是今天要说的时间触发系统。

时间触发系统的优点在哪里呢？

• 可预测性，所有任务在启动后都按时间片进行执行，不像抢占式系统，任务在启动后何时运行，不可预知

• 可移植性，时间触发系统只需要一个定时器，其它数据结构均是系统无关，相比抢占系统必须使用汇编来说，自己实现一个也是丰常容易的

• 可靠性，源自于其简单的实现，线程间几乎没有竟态的产生

• 足够强大，阿圆见到过的时间触发系统在加入消息队列，链接等系统常用的资源后，也非常好用。

这里有一点需要注意，大家可能认为抢占时系统在对应中断时会更加容易保证中断的处理，而时间触发系统则做不到。事实不然，如果一个系统有多个中断时，不论抢占式系统还是时间触发系统都有可能丢失中断（比如串口实现，即使使用较大内存并以DMA进行接收，仍然有可能有以太网驱动占用过多中断，而导致串口数据的丢失），就这一点时间触发系统和抢占式系统并无二致。如果是数据发送的情况下，同样使用中断发送或DMA发送，时间触发系统和抢占式系统也并无太大区别。

一个可能的区别点就是任务的优先级实现，在时间触发系统里，其实可以通过高优先级定时器来轮询高优先级任务，当然做起来没有抢占式那么优秀。

当然，时间触发系统一个很大的问题就是任务漂移，可能导致任务执行的效率变低。

好的，大概了解了时间触发系统，那么时间触发系统是怎么一回事？

首先来看下Task的定义

稍微解释一下，

TaskCtrl在时间触发系统里是一个全局的数组，因为任务可以添加或删除，所以会有一个isUsed标记，

任务是否在运行也有一个isRun标记，

isReady标记指示超时时间是否己经到达，是否需要执行

isPeriod是否是一次性的任务，还是需要周期性执行

taskProc则是需要任务的主体函数

一个简单的任务就定义好了~ 那么接下来就需要有一个调度器(scheduler)

说到调度器，其实就是一个定时器中断，在定时器中断里不断地检测是否有任务达到需要运行的时间点，没有的话就给任务的定时计数加上定时器时间。

而任务的最终执行则是在main的while(1)中实现的，示例如下

这样一个基本的时间触发系统的内核就有了，不过这样还不够好用，因为我们还没有实现任务间的通信，所以要加入比如MessageQueue或者MailBox这样的数据结构用以任务和任务之间的通信。

不过呢，这是属于数据结构的应用，阿圆今天就不多讲。

对于任务的管理，相应的也要实现CreateTas,StartTask,StopTask,DeleteTask等一系列的函数就可以了，大家可以自己动手试试。

这里需要注意的几点

1. 上面的TaskCtrl需要加一个delay参数，如果都在同一时间启动任务的话，可能在执行第二个任务时第一个任务又要执行了，这样就产生了任务漂移，设计时就需要将任务错开，需要精心设计

2. 每个Task都是不能阻塞的，事实上其于状态面的任务设计很有必要

3. 如果需要系统稳定，可以加入看门狗任务，如果一个任务阻塞超时可以对系统进行复位

关于时间触发系统，推荐大家继续阅读《时间触发嵌入式系统设计模式》一书。

今天就简单分享这么多吧~

PS:阿圆的电脑显卡挂了，分辨率只有640*480，图片有点问题，体谅下啦~