專利名稱：：一種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及嵌入式實時操作系統(tǒng)，尤其是涉及一種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法。
背景技術(shù)：
：隨著嵌入式實時應(yīng)用程序復(fù)雜度的增加，嵌入式實時操作系統(tǒng)得到日益廣泛的應(yīng)用，以實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、資源管理、同步與通訊、精確定時，以及i/o管理等。嵌入式實時操作系統(tǒng)需要對外部事件作出及時的響應(yīng)，因而對實時性有極高要求，這是它與一般操作系統(tǒng)的最主要區(qū)別。評價一個實時操作系統(tǒng)的實時性的重要指標(biāo)有兩個，即任務(wù)調(diào)度時間和中斷延遲。中斷延遲(InterruptLatency)是指從中斷發(fā)生到操作系統(tǒng)作出響應(yīng)并執(zhí)行中斷服務(wù)例程(InterruptServiceRoutine)的第一條指令所需要的時間，一般使用"最大中斷禁止時間(MaximumInterrupt-maskedTime)"來衡量。關(guān)閉中斷的時間越長，則中斷延遲越大，甚至可能導(dǎo)致中斷丟失。一般的嵌入式實時操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)都采用關(guān)閉中斷的方法來保護臨界區(qū)以實現(xiàn)對臨界資源的操作。開放源代碼的嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-II提供的保護臨界區(qū)的方法，就是采用宏OS—ENTER—CRITICALO和OS_EXIT—CRITICAL()來完成的。在宏OS_ENTER—CRITICAL()中，先保存當(dāng)前的中斷狀態(tài)，然后關(guān)閉全局中斷；在宏OS-EXIT一CRITICAL0中恢復(fù)先前的中斷狀態(tài)。從而，在這兩個宏之間的臨界區(qū)得到了保護。.關(guān)閉中斷不可避免地增加了應(yīng)用系統(tǒng)的中斷延遲，導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)的實時性下降。而實際上，大多數(shù)中斷的處理與操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無關(guān)，關(guān)閉中斷導(dǎo)致這些與臨界區(qū)無關(guān)的中斷的延遲時間增大。
發(fā)明內(nèi)容針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的關(guān)鍵點是在操作系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)的實現(xiàn)過程中永遠不執(zhí)行關(guān)閉中斷操作。該方法將實時應(yīng)用系統(tǒng)中使用的中斷分為兩類-實時中斷和非實時中斷。針對不同中斷的操作按如下處理(1)實時中斷具有比非實時中斷更高的優(yōu)先級。實時中斷的中斷服務(wù)例程不能使用操作系統(tǒng)服務(wù)。4實時中斷的中斷服務(wù)例程結(jié)束后，被中斷的操作得以繼續(xù)。實時中斷的中斷服務(wù)例程直接注冊到處理器的中斷向量表，操作系統(tǒng)不對該中斷進行管理。(2)非實時中斷優(yōu)先級小于實時中斷優(yōu)先級，但大于任務(wù)優(yōu)先級。非實時中斷的中斷服務(wù)例程可以使用有限的操作系統(tǒng)服務(wù)，并且在退出前必須重新使能該中斷。非實時中斷的中斷服務(wù)例程執(zhí)行結(jié)束后，由于其使用的操作系統(tǒng)服務(wù)可能導(dǎo)致任務(wù)調(diào)度，因此可能會暫停被中斷任務(wù)的操作而執(zhí)行其他任務(wù)的操作。操作系統(tǒng)需要對非實時中斷進行管理以保護被中斷任務(wù)的上下文(Omtext)。因此，操作系統(tǒng)對用戶的中斷服務(wù)例程進行封裝，形成中斷處理程序(InterruptHandler),再將中斷處理程序注冊到中斷向量表。(3)實時中斷允許嵌套實時中斷。非實時中斷可以被實時中斷嵌套，但不可被非實時中斷嵌套。(4)非實時中斷的中斷服務(wù)例程按照先到先服務(wù)(FCFS)策略進行處理。本發(fā)明通過在操作系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)的實現(xiàn)過程中永遠不執(zhí)行關(guān)閉中斷操作來改善操作系統(tǒng)帶來的中斷延遲問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下1)創(chuàng)建一個系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志，一個臨界區(qū)標(biāo)志，一個非實時中斷標(biāo)志和一個待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；2)使用如下的流程編寫任意的操作系統(tǒng)服務(wù)(2.1)設(shè)置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.2)如果本系統(tǒng)服務(wù)是在非實時中斷的中斷服務(wù)例程中調(diào)用的，即非實時中斷標(biāo)志被置位，則進入步驟(2.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(2.8);(2.3)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.4)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.5)重置臨界區(qū)標(biāo)志；C2.6)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.7)跳轉(zhuǎn)到步驟(2.13);(2.8)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.9)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.10)重置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.1l贈照先到先服務(wù)策略調(diào)用待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列中的中斷服務(wù)例程；(2.12)執(zhí)行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(2.13)結(jié)束該操作系統(tǒng)服務(wù)操作并返回；3)使用如下的流程實現(xiàn)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度(3.1)査找下一個被執(zhí)行的任務(wù)并切換任務(wù)上下文；(3.2)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志、臨界區(qū)標(biāo)志和非實時中斷標(biāo)志，清空待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；勺使用如下的流程編寫任意的非實時中斷的中斷處理程序(4.1)設(shè)置非實時中斷標(biāo)志；(4.2)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則進入步驟(4.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.4);(4.3)保存操作系統(tǒng)上下文切換相關(guān)信息；(4.4)如果臨界區(qū)標(biāo)志被置位或者待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列非空，則進入步驟(4.5)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.7);(4.5)將本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程加入待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；(4.6)屏蔽本中斷并跳轉(zhuǎn)到步驟(4.8);(4.7)直接調(diào)用本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程；(4.8)重置非實時中斷標(biāo)志；(4.9)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則使用步驟(4.3)保存的上下文信息進行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(4.10)結(jié)束該中斷處理程序并返回；5)將非實時中斷的中斷處理程序注冊到中斷向量表，將實時中斷的中斷服務(wù)例程注冊到中斷向量表。在本發(fā)明中，除了操作系統(tǒng)處于調(diào)度時無法立刻響應(yīng)外部中斷外，當(dāng)實時中斷發(fā)生時，其中斷服務(wù)例程可以立刻得到執(zhí)行；當(dāng)非實時中斷發(fā)生時，如果系統(tǒng)服務(wù)正在執(zhí)行，則非實時中斷的中斷服務(wù)例程會被加入到待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列并在系統(tǒng)服務(wù)的臨界區(qū)操作結(jié)束之后得到運行；如果非實時中斷發(fā)生時沒有系統(tǒng)服務(wù)在執(zhí)行，其中斷服務(wù)例程也可以立刻得到執(zhí)行。本發(fā)明具有的有益效果是1.本發(fā)明把中斷分為實時中斷和非實時中斷，使得對中斷的使用和管理更加方便。將實時性要求高的中斷作為實時中斷直接注冊到中斷向量表，脫離操作系統(tǒng)的管理，減少操作系統(tǒng)管理中斷帶來的執(zhí)行開銷從而縮短中斷延遲。2.本發(fā)明在操作系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)的實現(xiàn)過程中永遠不執(zhí)行關(guān)閉中斷操作，使得實時中斷的中斷延遲幾乎為零，提高了中斷處理的實時性。3.實時中斷的中斷延遲取決于操作系統(tǒng)的調(diào)度時間，而實時操作系統(tǒng)的調(diào)度時間是可確定的，因此實時中斷的中斷延遲也是可確定的，從而提高了實時應(yīng)用系統(tǒng)的可預(yù)測性。本發(fā)明實現(xiàn)中斷管理所需要的時間開銷和空間開銷很少，非常適合微內(nèi)核嵌入式實時操作系統(tǒng)。圖1操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)流程圖。圖2操作系統(tǒng)的非實時中斷的中斷處理程序流程圖。圖3常見方法與本發(fā)明方法的最大中斷禁止時間對比圖。圖4常見方法與本發(fā)明方法對實時中斷的中斷延遲對比圖。圖5常見方法與本發(fā)明方法對非實時中斷的中斷延遲對比圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和一個實施例對本發(fā)明作進一步分析和介紹。如圖1所示，使用如下的流程編寫任意的操作系統(tǒng)服務(wù)(2.1)設(shè)置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.2)如果本系統(tǒng)服務(wù)是在非實時中斷的中斷服務(wù)例程中調(diào)用的，即非實時中斷標(biāo)志被置位，則進入步驟(23)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(2.8);(2.3)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.4)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.5)重置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.6)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.7)跳轉(zhuǎn)到步驟(2.13);(2.8)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.9)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.10)重置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.11)按照先到先服務(wù)策略調(diào)用待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列中的中斷服務(wù)例程；(2.12)執(zhí)行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(2.13)結(jié)束該操作系統(tǒng)服務(wù)操作并返回。如圖2所示，使用如下的流程實現(xiàn)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度(3.1)查找下一個被執(zhí)行的任務(wù)并切換任務(wù)上下文；P.2)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志、臨界區(qū)標(biāo)志和非實時中斷標(biāo)志，清空待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；4)使用如下的流程編寫任意的非實時中斷的中斷處理程序(4.1)設(shè)置非實時中斷標(biāo)志；(4.2)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則進入步驟(4.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.4);(4.3)保存操作系統(tǒng)上下文切換相關(guān)信息；(4.4)如果臨界區(qū)標(biāo)志被置位或者待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列非空，則進入步驟(4.5)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.7);(4.5)將本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程加入待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；(4.6)屏蔽本中斷并跳轉(zhuǎn)到歩驟(4.8);(4.7)直接調(diào)用本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程；(4.8)重置非實時中斷標(biāo)志；(4.9)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則使用步驟(4.3)保存的上下文信息進行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(4.10)結(jié)束該中斷處理程序并返回。如圖3所示，闡明了在一個系統(tǒng)服務(wù)中，本發(fā)明與常見方法的最大中斷禁止時間的區(qū)別。在常見的嵌入式實時操作系統(tǒng)(如uC/OS-II)中，系統(tǒng)服務(wù)常常使用關(guān)閉中斷的方式來保護臨界區(qū)。為了保證操作系統(tǒng)服務(wù)操作的連續(xù)性，整個系統(tǒng)服務(wù)的代碼都被當(dāng)作臨界區(qū)處理。一個系統(tǒng)服務(wù)的操作可以抽象成兩部分對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作和任務(wù)調(diào)度。為了保護對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，常見方法是通過關(guān)閉中斷來實現(xiàn)的，從而引入了中斷關(guān)閉時間。任務(wù)調(diào)度是使用自陷指令(TRAP)或者軟中斷指令(SWI)實現(xiàn)的，這兩個指令都是不可中斷指令，以保證任務(wù)調(diào)度的原子性，從而導(dǎo)致不可中斷時間。因此，常見方法的最大中斷禁止時間是由中斷關(guān)閉時間和不可中斷時間構(gòu)成的。而本發(fā)明對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作的保護是不需要關(guān)閉中斷的，從而沒有中斷關(guān)閉時間。本發(fā)明的最大中斷禁止時間僅由任務(wù)調(diào)度導(dǎo)致的不可中斷時間構(gòu)成。顯然，本發(fā)明導(dǎo)致的最大中斷禁止時間比常見方法的要小，從而中斷延遲也小。如圖4所示，闡明了一個系統(tǒng)服務(wù)在執(zhí)行時，本發(fā)明與常見方法對實時中斷的處理的區(qū)別。當(dāng)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時，發(fā)生了一個實時中斷。對于常見方法，由于在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時中斷是禁止的，而且持續(xù)到整個系統(tǒng)服務(wù)的操作完成，因此對該實時中斷的響應(yīng)被推遲到系統(tǒng)服務(wù)的操作完成，即任務(wù)調(diào)度結(jié)束后才開始執(zhí)行實時中斷服務(wù)例程，從而造成較長的中斷延遲。而對于本發(fā)明，在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時中斷一直是允許的，因此操作系統(tǒng)可以立刻響應(yīng)該實時中斷，導(dǎo)致的中斷延遲幾乎為零。如圖5所示，闡明了一個系統(tǒng)服務(wù)在執(zhí)行時，本發(fā)明與常見方法對非實時中斷的處理的區(qū)別。當(dāng)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時，發(fā)生了一個非實時中斷。對于常見方法，由于在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時中斷是禁止的，而且持續(xù)到整個系統(tǒng)服務(wù)的操作完成，因此對該非實時中斷的響應(yīng)被推遲到系統(tǒng)服務(wù)的操作完成，即任務(wù)調(diào)度結(jié)束后才開始執(zhí)行非實時中斷服務(wù)例程，從而造成較長的中斷延遲。而對于本發(fā)明，在執(zhí)行對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作時中斷一直是允許的，因此操作系統(tǒng)可以立刻捕獲到該非實時中斷，并把相應(yīng)的非實時中斷服務(wù)例程加入待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；在系統(tǒng)服務(wù)完成對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作后，立刻執(zhí)行該非實時中斷服務(wù)例程而非等到整個系統(tǒng)服務(wù)的操作完成，即任務(wù)調(diào)度結(jié)束后才開始執(zhí)行非實時中斷服務(wù)例程，從而減少中斷延遲。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步介紹。該實施例使用基于飛思卡爾HCS12微控制器的開發(fā)板作為硬件平臺，使用應(yīng)用本發(fā)明實現(xiàn)了系統(tǒng)服務(wù)和中斷處理程序的SmartOSEKOS作為本實施例中的嵌入式實時操作系統(tǒng)。該實施例包含一個既可以在任務(wù)中調(diào)用又可以在中斷服務(wù)例程中調(diào)用的SmartOSEKOS操作系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask),—個時鐘中斷及其中斷服務(wù)例程和一個串口接收中斷及其中斷服務(wù)例程。其中，時鐘中斷作為本發(fā)明中所述的實時中斷，它的中斷服務(wù)例程的功能是記錄時鐘中斷發(fā)生的次數(shù)從而可以計算系統(tǒng)時間；串口接收中斷作為本發(fā)明所述的非實時中斷，它的中斷服務(wù)例程的功能是使用操作系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)激活一個任務(wù)處理接收到的串口數(shù)據(jù)。這種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法在SmartOSEKOS中的實現(xiàn)步驟如下1)創(chuàng)建一個系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志SSCflag，一個臨界區(qū)標(biāo)志CSflag，一個非實時中斷標(biāo)志NRTIflag，一個待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列pISRlist。2)操作系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)的實現(xiàn)步驟如下(2.1)設(shè)置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志，即賦值SSCflag為1;(2.2)如果非實時中斷標(biāo)志NRTIflag為1，則進入步驟(2.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(2.8);(2.3)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志，即賦值CSflag為l;(2.4)將實現(xiàn)該系統(tǒng)服務(wù)功能相關(guān)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即任務(wù)pTask的狀態(tài)置為9就緒態(tài)；(2.5)重置臨界區(qū)標(biāo)志，即賦值CSflag為0;(2.6)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志，即賦值SSCflag為O;(2.7)跳轉(zhuǎn)到步驟(2.13);(2.8)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志，即賦值CSflag為l;(2.9)將實現(xiàn)該系統(tǒng)服務(wù)功能相關(guān)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即任務(wù)pTask的狀態(tài)置為就緒態(tài)；(2.10)重置臨界區(qū)標(biāo)志，即賦值CSflag為0;(2.11)按照先到先服務(wù)策略調(diào)用待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列中的中斷服務(wù)例程，即檢査待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列pISRlist是否非空，若非空則依次取出隊列中所記錄的中斷服務(wù)例程并調(diào)用執(zhí)行它；(2.12)執(zhí)行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(2.13)結(jié)束該操作系統(tǒng)服務(wù)操作并返回。3)操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的實現(xiàn)如下(3.1)查找下一個被執(zhí)行的最高優(yōu)先級的任務(wù)并切換任務(wù)上下文；(3.2)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志、臨界區(qū)標(biāo)志和非實時中斷標(biāo)志，清空待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；4)串口接收中斷的中斷處理程序的實現(xiàn)步驟如下(4.1)設(shè)置非實時中斷標(biāo)志，即賦值NRTIflag為1;(4.2)如果SSCflag為0，則進入步驟(4.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.4);(4.3)保存操作系統(tǒng)上下文切換相關(guān)信息；(4.4)如果CSflag為1或者隊列pISRlist非空，則進入步驟(4.5)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.7);(4.5)將串口接收中斷的中斷服務(wù)例程加入隊列pISRlist;(4.6)屏蔽串口接收中斷并跳轉(zhuǎn)到步驟(4.8);(4.7)執(zhí)行串口接收中斷的中斷服務(wù)例程；(4.8)重置非實時中斷標(biāo)志，即賦值NRTIflag為0;(4.9)如果SSCflag為0，則使用步驟(4.3)保存的上下文信息進行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(4.10;)結(jié)束該中斷處理程序并返回。5)將串口接收中斷的中斷處理程序注冊到HCS12微控制器中斷向量表的第20號的位置，將實時時鐘中斷的中斷服務(wù)例程直接注冊到HCS12微控制器的中斷向量表中的第7號的位置。針對上述的實現(xiàn)，下面介紹在下述場景中本發(fā)明執(zhí)行的過程。在應(yīng)用本發(fā)明實現(xiàn)了ActivateTask(pTask)系統(tǒng)服務(wù)和串口接收中斷的中斷處理程序的SmartOSEKOS中運行的一個任務(wù)調(diào)用了系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)，當(dāng)其執(zhí)行到步驟(2.9)的時候同時發(fā)生了2個中斷，即上述的實時時鐘中斷和串口接收中斷。時鐘中斷的中斷服務(wù)例程的功能是記錄時鐘中斷發(fā)生的次數(shù)從而可以計算系統(tǒng)時間；串口接收中斷的中斷服務(wù)例程的功能是使用操作系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)激活一個任務(wù)處理接收到的串口數(shù)據(jù)。當(dāng)任務(wù)調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)并執(zhí)行到步驟(2.9)的時候，已經(jīng)把系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志SSCflag賦值為1,臨界區(qū)標(biāo)志CSflag賦值為1。由于實時時鐘中斷是實時中斷，串口接收中斷是非實時中斷，因此實時時鐘中斷的優(yōu)先級大于串口接收中斷優(yōu)先級，從而優(yōu)先得到處理器的響應(yīng)。處理器從中斷向量表中得到實時時鐘中斷服務(wù)例程的入口，直接執(zhí)行實時時鐘中斷的中斷服務(wù)例程。實時時鐘中斷的中斷服務(wù)例程執(zhí)行結(jié)束后，處理器才響應(yīng)串口接收中斷。處理器從中斷向量表中得到串口接收中斷處理程序的入口，并依次執(zhí)行歩驟(4.1)，(4.2)，(4.4)，(4.5)，(4.6)，(4.8)，(4.9)，(4.10)?？梢姶诮邮罩袛嗟闹袛喾?wù)例程只是被加入隊列pISRlist，并沒有立刻執(zhí)行。串口接收中斷處理程序返回后，被中斷了的系統(tǒng)服務(wù)ActivateTask(pTask)繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的步驟(2.10)，(2.11)，(2.12)，(2.13)。在步驟(2.11)中，串口接收中斷的中斷服務(wù)例程被執(zhí)行。從上述例子可以看出，本發(fā)明是不需要在操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)中執(zhí)行關(guān)閉中斷操作的。由于沒有關(guān)閉中斷，改善了中斷延遲，尤其是實時中斷的延遲。中斷延遲是使用最大中斷禁止時間來衡量的。在基于飛思卡爾的HCS12微控制器的開發(fā)板上對比運行采用常見方法實現(xiàn)的SmartOSEKOS和采用本發(fā)明后的優(yōu)化中斷延遲的SmartOSEKOS，微控制器HCS12的處理器為MC9S12DP256，頻率16MHz。在飛思卡爾提供的CodeWarriorDebugger上用模擬器運行，測試得到SmartOSEKOS部分系統(tǒng)服務(wù)的最大中斷禁止時間分別如表1所示。表l采用常見方法和本發(fā)明方法最大中斷禁止時間對比(單位CPU周期)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表1可以看出，由于常見的實現(xiàn)操作系統(tǒng)服務(wù)的方法需要在系統(tǒng)服務(wù)中關(guān)閉中斷，從而導(dǎo)致系統(tǒng)服務(wù)的最大中斷禁止時間比較長。而采用本發(fā)明在系統(tǒng)服務(wù)中不需要關(guān)閉中斷，因此本發(fā)明的最大中斷禁止時間很短，此最大中斷禁止時間僅表現(xiàn)為如圖3所示的不可中斷的操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的時間，從而最大程度地改善了中斷延遲。權(quán)利要求1、一種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法，其特征在于該方法的步驟如下1)創(chuàng)建一個系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志，一個臨界區(qū)標(biāo)志，一個非實時中斷標(biāo)志和一個待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；2)使用如下的流程編寫任意的操作系統(tǒng)服務(wù)(2.1)設(shè)置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.2)如果本系統(tǒng)服務(wù)是在非實時中斷的中斷服務(wù)例程中調(diào)用的，即非實時中斷標(biāo)志被置位，則進入步驟(2.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(2.8)；(2.3)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.4)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.5)重置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.6)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志；(2.7)跳轉(zhuǎn)到步驟(2.13)；(2.8)設(shè)置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.9)訪問操作系統(tǒng)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成本系統(tǒng)服務(wù)的功能；(2.10)重置臨界區(qū)標(biāo)志；(2.11)按照先到先服務(wù)策略調(diào)用待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列中的中斷服務(wù)例程；(2.12)執(zhí)行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(2.13)結(jié)束該操作系統(tǒng)服務(wù)操作并返回；3)使用如下的流程實現(xiàn)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度(3.1)查找下一個被執(zhí)行的任務(wù)并切換任務(wù)上下文；(3.2)重置系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志、臨界區(qū)標(biāo)志和非實時中斷標(biāo)志，清空待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；4)使用如下的流程編寫任意的非實時中斷的中斷處理程序(4.1)設(shè)置非實時中斷標(biāo)志；(4.2)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則進入步驟(4.3)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.4)；(4.3)保存操作系統(tǒng)上下文切換相關(guān)信息；(4.4)如果臨界區(qū)標(biāo)志被置位或者待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列非空，則進入步驟(4.5)，否則跳轉(zhuǎn)到步驟(4.7)；(4.5)將本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程加入待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列；(4.6)屏蔽本中斷并跳轉(zhuǎn)到步驟(4.8)；(4.7)直接調(diào)用本中斷處理程序?qū)?yīng)的中斷服務(wù)例程；(4.8)重置非實時中斷標(biāo)志；(4.9)如果系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志沒有被置位，則使用步驟(4.3)保存的上下文信息進行操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；(4.10)結(jié)束該中斷處理程序并返回；5)將非實時中斷的中斷處理程序注冊到中斷向量表，將實時中斷的中斷服務(wù)例程注冊到中斷向量表。全文摘要本發(fā)明公開了一種改善嵌入式實時操作系統(tǒng)中斷延遲的方法。該方法先創(chuàng)建系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)志、臨界區(qū)標(biāo)志、非實時中斷標(biāo)志和待處理中斷服務(wù)例程環(huán)形隊列，然后使用特定步驟編寫任意的操作系統(tǒng)服務(wù)、非實時中斷的中斷處理程序和操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，最后將非實時中斷的中斷處理程序注冊到中斷向量表，將實時中斷的中斷服務(wù)例程注冊到中斷向量表。本發(fā)明使得操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)的實現(xiàn)過程中永遠不執(zhí)行關(guān)閉中斷操作，可以縮短最大中斷禁止時間，減少中斷延遲，從而提高嵌入式實時操作系統(tǒng)的實時性。本發(fā)明實現(xiàn)中斷管理所需要的時間開銷和空間開銷很少，非常適合微內(nèi)核嵌入式實時操作系統(tǒng)。文檔編號G06F9/46GK101639791SQ20091010189公開日2010年2月3日申請日期2009年8月31日優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日發(fā)明者吳朝暉,麗周,霖周,張呂紅,張培鋒,紅李,楊國青申請人:浙江大學(xué)