hệ điều hành thời gian thực rtos

CHƯƠNG (TT) HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC RTOS NỘI DUNG  Yêu cầu chung cho hệ điều hành thời gian thực RTOS  Đặc điểm RTOS  Chức RTOS  Kernel thời gian thực  Phân loại RTOS  Giới thiệu số hệ điều hành thời gian thực CÁC YÊU CẦU VỚI RTOS  Kích thước nhỏ (lưu trữ toàn ROM Flash)  Sử dụng hệ thống ngắt  Khơng thiết phải có chế bảo vệ  Tăng tốc độ truyền thông trình  Khi trình ứng dụng thực yêu cầu hệ thống điều hành thực thơng qua lời gọi hàm thay sử dụng chế ngắt mềm ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT RTOS  Real-Time Operating Systems (RTOS): phần mềm điều khiển chuyên dụng thường được dùng những ứng dụng điện toán nhúng mang tính thương mại  Tài nguyên bộ nhớ hạn chế  Yêu cầu ngặt nghèo về thời gian đáp ứng tức thời  Tính sẵn sàng cao và khả tự kiểm soát một cách chính xác  ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT RTOS (TT)  RTOS đóng vai trò quan trọng phát triển hệ nhúng thời gian thực Yêu cầu khắt khe thời gian RTOS cần thiết quan trọng Sử dụng tài nguyên Sự quan trọng việc lập lịch CHỨC NĂNG CỦA RTOS  Có chức sau:  Giao tiếp với phần cứng lớp dưới  Lập lịch xử lý ưu tiên  Quản lý bộ nhớ  Các dịch vụ vào  Hỗ trợ sự lựa chọn bợ vi xử lý  Tính khả chủn tới bợ vi xử lý khác  Tính mềm dẻo để phù hợp với yêu cầu ứng dụng khác  Hỗ trợ bộ đa vi xử lý  Mở rộng dịch vụ hỗ trợ mạng KERNEL THỜI GIAN THỰC  Kernel thời gian thực thường nhỏ nhiều so với một RTOS hoàn chỉnh  Phần lõi hệ điều hành, được nạp lên bộ nhớ đầu tiên tồn tại lúc chương trình hoạt đợng   Cung cấp hầu hết dịch vụ cần thiết cho ứng dụng nhúng Other RTOS Services Kernel Có kích thước nhỏ, phù hợp cho bợ nhớ có dung lượng thấp Kernel RTOS  KERNEL THỜI GIAN THỰC (TT)  Hệ điều hành thời gian thực hỗ trợ khả xây dựng hệ thống thời gian thực So sánh kiến trúc RTOS OS chuẩn  KERNEL THỜI GIAN THỰC (TT)  Kernel đảm nhiệm tác vụ sau:  Xử lý ngắt  Lưu trữ ngữ cảnh chương trình tại thời điểm xuất hiện ngắt  Nhận dạng lựa chọn đúng bộ xử lý phục vụ dịch vụ ngắt  Điều khiển trình  Tạo kết thúc trình/tác vụ  Lập lịch điều phối hoạt động hệ thống  Định thời  KERNEL THỜI GIAN THỰC (TT)  Điều khiển ngoại vi Xử lý ngắt Khởi tạo giao tiếp vào 10  CHƯƠNG TRÌNH VÀ TÁC VỤ  Hoạt động hệ thống đươc thực theo chương trình: tác vụ (task)  Mợt chương trình có thể được chia thành phần thực thi song song Program Program Process Task Task Task 11  CHƯƠNG TRÌNH VÀ TÁC VỤ (TT)  Kernel định tác vụ thực thi cách  Có kiến trúc phổ biến:  Mơ hình điều khiển vòng lặp  Mơ hình xếp ưu tiên 12  CHƯƠNG TRÌNH VÀ TÁC VỤ (TT)  Mơ hình điều khiển vòng lặp Task n Task  Dễ thực  Mất nhiều thời gian The kernel polls each task in sequence to determine whether or not it needs the process  Tốc độ xử lý chậm  Khơng có phân biệt tác vụ Task Task 13 Task  CHƯƠNG TRÌNH VÀ TÁC VỤ (TT)  Mơ hình xếp ưu tiên Task n PR = Task PR = The kernel schedules the thread with the highest priority (in this case, task with priority 0) for processor access Task PR =  Mỗi tác vụ kèm với mức độ ưu tiên  Có khả tạm hỗn thực thi tác vụ Task PR = 10 14 Task PR = PHÂN LOẠI RTOS  Có loại:  Hệ điều hành thời gian thực nhỏ với mục đích thương mại  Hệ điều hành thời gian thực mở rộng  Hệ điều hành thời gian thực cho mục đích nghiên cứu 15  HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC NHỎ VỚI MỤC ĐÍCH THƯƠNG MẠI  Nhỏ nhanh, có đặc điểm sau:  Có thời gian chuyển ngữ cảnh thời gian đáp ứng nhanh  Kích thước nhỏ  Khơng có nhớ ảo cố định mã, liệu nhớ  Hệ thống đa tác vụ chuẩn giao tiếp liên trình  Có đặc tả tốt có cơng cụ tốt để phát triển ứng dụng nhúng thời gian thực 16  HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC MỞ RỘNG  Chậm có khả dự đốn so với hệ điều hành thời gian thực thương mại  Có nhiều chức mơi trường phát triển tốt  Tập giao tiếp chuẩn thân thiện 17  HỆ ĐIỀU HÀNH CHO MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Hỗ trợ thuật tốn lập lịch thời gian thực, phân tích thời gian  Hỗ trợ dịch vụ để đồng thời gian thực  Nhấn mạnh khả dự đoán hiệu trung bình  Hỗ trợ cho khả chịu lỗi 18 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC   RTX51-Real Time Operating System  Hệ điều hành thời gian thực đa tác vụ  Được thiết kế cho phần mềm có đợ phức tạp có giới hạn xác về thời gian đáp ứng ARTX-Advanced Real Time Operating System  Sử dụng chế lập lịch linh động  Là một RTOS tốt, dễ dàng để sử dụng làm việc với tất cả vi điều khiển họ ARM 19  GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC (TT)  µC/OS  Có tính khả chuyển cao, mềm dẻo, có tính ưu tiên, thời gian thực đa tác vụ  Hỗ trợ tính năng:  Bộ lập lịch  Truyền thơng điệp  Đồng chia sẻ liệu tác vụ  Quản lý nhớ  Các thiết bị vào  Hệ thống file  Mạng  µC/OS hỗ trợ nhiều vi xử lý gọn nhẹ để sử dụng 20  GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC (TT)  QNX  Rất mềm dẻo, chuẩn mực cho ứng dụng nhúng thời gian thực  Cung cấp nhiều tác vụ hoạt động đồng thời  Các tiến trình, điều khiển lập lịch thứ tự ưu tiên chuyển ngữ cảnh nhanh  Giao tiếp liên trình dựa thông điệp 21  HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC FREERTOS  Hệ điều hành thời gian thực nhỏ  Khả linh động cao  Mã nguồn mở  Hỗ trợ kiến trúc vi điều khiển khác nhau:  Altera Nios II  ARM7, ARM9, Cortex M3  AVR, PIC, 8051  SH, H8S, PowerPC, x86 22  HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC FREERTOS (TT)  Các chức chính FreeRTOS sau:  Thời gian thực, hoạt động đồng bộ được điều khiển từ task này đến task khác  Chế độ lập lịch động (Dynamic Scheduling)  Có nhiều task có cùng độ ưu tiên cao thì các task sẽ được thực hiện theo kiểu round-robin  Giao tiếp đồng bộ giữa task  V.v… 23 Q/A  Các yêu cầu hệ điều hành thời gian thực RTOS?  Tìm hiểu sử dụng hệ điều hành thời gian thực nhúng:  FreeRTOS  Embeded Linux  Android 24 ... cầu chung cho hệ điều hành thời gian thực RTOS  Đặc điểm RTOS  Chức RTOS  Kernel thời gian thực  Phân loại RTOS  Giới thiệu số hệ điều hành thời gian thực CÁC YÊU CẦU VỚI RTOS  Kích thước... Other RTOS Services Kernel Có kích thước nhỏ, phù hợp cho bợ nhớ có dung lượng thấp Kernel RTOS  KERNEL THỜI GIAN THỰC (TT)  Hệ điều hành thời gian thực hỗ trợ khả xây dựng hệ thống thời gian. .. đồng bộ giữa task  V.v… 23 Q/A  Các yêu cầu hệ điều hành thời gian thực RTOS?  Tìm hiểu sử dụng hệ điều hành thời gian thực nhúng:  FreeRTOS  Embeded Linux  Android 24