實時嵌入式系統軟件設計方法（簡體書）

《實時嵌入式系統軟件設計方法》可作為高等院校相關專業的本科生、研究生教材，也可作為將要和正在從事實時嵌入式系統軟件開發設計的工程技術人員的參考書。

第1章 實時嵌入式系統概述
1.1 嵌入式系統
1.2 嵌入式操作系統
1.3 實時系統
1.4 實時操作系統
第2章 開發環境建立
2.1 軟件開發調試方法
2.2 系統啟動流程
2.3 交叉開發環境建立方法
第3章 任務調度與管理
3.1 任務基礎
3.2 任務管理
3.3 任務調度
第4章 內核對象操作
4.1 任務間的通信
4.2 信號量
4.3 消息隊列
4.4 管道
4.5 信號
4.6 事件
第5章 中斷與時間管理
5.1 中斷管理
5.2 時間管理
第6章 I/O系統操作
6.1 I/O系統概述
6.2 I/O操作
6.3 I/O系統的內部結構
第7章 網絡通信
7.1 網絡通信基礎
7.2 socket
7.3 常用的網絡通信服務模式
7.4 基于UDP的網絡通信
7.5 基于TCP的網絡通信
第8章 軟件框架設計
8.1 軟件框架結構
8.2 中斷服務程序設計
8.3 任務設計
參考文獻

行為同步往往是由某種條件或操作而觸發，“觸發方”一般為任務或ISR，“被觸發方”一般為任務，觸發的時刻可以稱為“同步時刻”，而“觸發方”的觸發位置和“被觸發方”的被觸發位置可以稱為“同步點”。在“同步時刻”，由“觸發方”使用系統提供的機制告知“被觸發方”某一條件或操作滿足。在VxWorks系統中，可以使用信號量的同步功能、消息隊列、管道、異步信號和事件等機制來實現行為同步。
1.ISR與任務間的同步
在實時嵌入式系統中，ISR是級別最高的應用處理。當執行ISR操作時，系統無法進行任務的調度執行。因此，在ISR設計時一般都要求其所含操作盡可能精簡，將一些不必要的操作放在任務中處理。所以，對于一個中斷的處理一般都是由一個ISR和一個與其相關聯的任務共同完成的，這就需要在ISR與任務之間進行行為同步。
ISR與任務間的行為同步是單向同步，其執行流程如下：
（1）由于外部事件引發中斷，調用ISR執行；
（2）ISR作為“觸發方”在其某一執行步調用系統操作向其相關聯的任務發出觸發信息；
（3） ISR繼續執行直到中斷結束；
（4）系統進行多任務調度。若與中斷相關聯的任務得到CPU，則該任務可以執行，并可在同步點接收到ISR發出的觸發信息。
由于無法確定本次調度之前該任務的執行情況，所以該任務不一定從同步點開始執行。
2.兩任務間的同步
兩任務間的同步所包含的情況較多。例如，在兩任務間可以進行單向同步或雙向同步，“觸發方”任務優先級可以低于、等于或高于“被觸發方”任務優先級。由于“觸發方”與“被觸發方”任務優先級相同的情況對于行為同步這種操作來說沒有意義，一般不會使用。下面僅就其他情況的執行過程進行討論，并假設無其他行為同步操作，且不考慮ISR和其他任務的影響。
（1）單向同步。單向同步是指兩任務的一方為觸發信息發送方（即“觸發方”），而另一方為觸發信息接收方（即“被觸發方”）。
當“觸發方”的任務優先級高于“被觸發方“的任務優先級時，兩任務的執行流程如下：
①“觸發方”任務執行，在其某一執行步調用系統操作發出觸發信息；
②“觸發方”任務繼續執行，直到其釋放CPU；
③“被觸發方”任務執行，并可在同步點接收到觸發信息。
對于這種情況來說，瞬時同步的效果較差，“被觸發方”任務的執行完全是受“觸發方”任務的觸發信息控制，常常會用于“被觸發方”任務為周期定時執行或事件觸發執行，且對任務的實時性要求不高的場合。
當“觸發方”的任務優先級低于“被觸發方“的任務優先級時，兩任務的執行流程如下：
①“被觸發方”任務執行，當其執行到接收觸發信息的代碼時被阻塞，釋放CPU；
②“觸發方”任務執行，在其某一執行步調用系統操作發出觸發信息，“觸發方”任務立即被“被觸發方”任務搶占，“觸發方”任務轉為就緒態；
③“被觸發方”任務繼續執行，并重復第①步過程。
這種情況的瞬時同步效果較好，往往用于“被觸發方”任務為事件觸發執行，且對任務的實時性要求較高的情況。
（2）雙向同步。在兩任務單向同步的情況下，無論“觸發方”和“被觸發方”之間的任務優先級為何種關系，都無法確保兩任務在“同步點”位置進行任務切換，也無法確保兩任務的執行速率相同（即一個任務執行一次循環，另一個任務也執行一次循環）。也就是說，兩任務既做不到執行位置（即“同步點”）的同步，也做不到執行速率的同步。然而，在某一些應用場合下是希望可以在兩個任務之間實現執行位置的同步或執行速率的同步，從而達到一種平衡，這就需要雙向同步。