μC/OS--Ⅱ系统中优先级反转解决方案的研究与实现

来源 :东北大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:haose1989
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实时操作系统(Real-Time Operating System,RTOS)普遍都具有多任务和实时性的特点。多任务指的是多任务并发执行。由于任务间并发,必然会导致任务之间共享资源。RTOS管理共享资源的方法有互斥型信号量、锁等,每个任务在对共享资源进行操作之前,必须持有该共享资源的信号量或锁,否则必须等待其它任务释放该共享资源;实时性指的是系统的响应时间须在确定的时间内。任务间由于等待共享资源,会出现低优先级的任务阻塞高优先级的任务,从而使中优先级的任务比高优先级的任务先执行,这种现象称为优先级反转(Priority Inversion)。由于嵌入式技术应用领域的不断扩展,开发具有实时操作系统平台的嵌入式应用也得到了广泛的应用,与嵌入式操作系统相关的理论和技术也成为了研究热点,特别是保证嵌入式系统的实时性和有效管理各类资源的问题成为了操作系统领域中最重要和最活跃的研究课题。在抢占式多任务实时操作系统中,必然存在优先级反转的问题,在这种情况下,如果不采取措施,将引起优先级无限反转,导致系统崩溃以及许多不可预见的错误。因此,在嵌入式实时系统分析设计时,解决实时操作系统层面上的优先级反转问题至关重要。本文针对车载导航系统中存在的优先级反转问题,以源代码开放、具有优先级可抢占式调度策略的多任务实时操作系统μC/OS-Ⅱ为研究对象,重点研究了该实时系统中的优先级反转问题。着重分析了优先级反转产生的原因和影响,对解决优先级反转问题的两种模式(优先级继承协议及优先级置顶协议)作了深入的研究和比较。最后针对车载导航系统的需求对μC/OS-Ⅱ的数据结构进行扩展以及相关函数的修改,使μC/OS-Ⅱ支持优先级继承,从而消除了优先级反转,并且使得系统设计简化,提高系统稳定性,通过移植μC/OS-Ⅱ,在Windows下的虚拟平台验证了该方法的有效性和可行性。
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