[发明专利]一种面向嵌入式系统低功耗实时任务调度的简化方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于嵌入式系统软件节能技术领域，特别是涉及一种面向嵌入式系统低功耗实时任务调度的简化方法。

背景技术

在便携式嵌入式设备电源管理领域，目前的困难在于既要满足便携式终端对电源供电的要求，又要做到占用空间小、重量轻和供电时间更长。下一代消费类电子产品的电源解决方案重点应该集中在硬件和软件两方面技术，包括：(1)在小巧外形尺寸下，如何实现所需电源性能的工艺和技术，涉及热管理、降噪、电池管理和功能整合等技术；(2)动态功率管理技术，它取决于CPU性能、软件、中间件以及用户对更换电池的时间间隔等要求；(3)动态功率管理技术对操作系统内核和驱动器，以及应用编程接口(API)对驱动器、中间件和应用本身的影响。

现在嵌入式设备的功能变得越来越强大，功能也越来越丰富。随着嵌入式设备功能越来越多，用户对嵌入式设备电池的能量需求也越来越高，现有的锂离子电池已经越来越难以满足消费者对正常使用时间的要求。对此，业界主要采取两种方法，一是开发具备更高能量密度的新型电池技术，如燃料电池，在可以预见的5年内，电池技术不可能有很大的突破；二是在电池的能量转换效率和节能方面下功夫。在目前新的高能电池技术(如燃料电池)仍不成熟的情况下，下一代手持设备的电源管理只能从提高电源利用率和降低功耗这二个方面着手。

如何延长电池的使用寿命，以及尽量减少电池能量的消耗已经成为嵌入式领域的一个研究热点。现在主要集中在硬件设计和软件优化两方面。其中软件优化方面现在主要包括系统软件和应用软件两方面。系统软件主要集中在编译器和操作系统内核两块。

在操作系统领域，现在主要的电源管理方法是利用操作系统内核，动态的调整系统处理器和总线的频率，降低系统的整体能耗。而且系统可以通过动态频率指令改变系统状态，是系统处于低功耗状态，以达到节能的目的。在编译器方面，现在主要通过编译器在编译应用程序阶段，对代码进行优化，使代码尽量的紧凑以及访问设备尽量集中，以达到节能的目的。

上面的方法中，实现起来都需要比较繁琐的过程，而且没有考虑实时性，在现在嵌入式系统领域的应用存在一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向嵌入式系统低功耗实时任务调度的简化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)实时任务的时间片调度：

当实时任务队列中，存在多个实时任务时，系统将通过时间片的方式对系统中的任务进行调度，以满足各个实时任务的需要；

时间片调度的方式是将处理器的运行时间划分等分的时间片，当任务在处理器上运行时，只能运行一个时间片长度，当时间片用完后，被强制停止执行，换下一个任务执行；

2)新实时任务的频率比计算：

在实时系统中，一个实时任务它有以下几个参数是确定：任务的开始时间、实时任务的最终期限、以及任务的运行时间；

频率比就是将上面的三个参数进行融合所产生的，频率比的计算方法如下面的公式所示：

pf＝p/(e-b)

其中

pf是实时任务的频率比，

p是实时任务实际需要运行的时间，

e是实时任务的最终期限，

b是实时任务的开始时间；

3)总实时任务的频率比计算：

当新的实时任务加入到任务运行队列，系统将计算新实时任务的频率比计算，然后计算总任务的频率比；

总实时任务频率比的计算方法如下面的公式所示：

pfsum＝pfsum+T.pf

其中pfsum是总实时任务的频率比，它的初始值为0，

“＝”表示为赋值，即pfsum的新值等于pfsum原来得值加上T.pf，

T是新的实时任务的控制字，

pf是新实时任务的频率比，

T.pf表示实时任务T的频率比；

4)处理器频率设置：

调度系统根据总实时任务的频率比计算出一个新的频率值，当新的频率值大于现在的频率时，将处理器的频率设置成新计算出来的频率，否则不变。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

本发明将操作系统的实时性和低功耗调度工作相结合，利用现有操作系统的实时性来保证任务的实时性要求。本发明通过将低功耗调度方法融入到实时的任务调度中，在保证认识实时性的同时，达到低功耗的目的，延长系统电池的使用时间。

(1)实时性：应用程序在系统中运行时，调度算法按照时间片轮换的方法进行调度，保证了系统的实时性。