分时操作系统思想在单片机编程中实现.pdfVIP

第15卷第3期 邯郸学院学报 V．01．15No．3 JoumalofHandan College 分时操作系统思想在单片机编程中的实现 方志雄 (黄冈师范学院物理与电子技术系，湖北黄冈438000) 摘要：提出基于分时系统思想的单片机系统设计方案，给出一具体应用的实例以及详细的实现方法． 关键词：分时操作系统；单片机系统；作业调度指针 中图分类号：TP30l文献标识码：A 文章编号：1673-2030(2005)03—0028-04 收稿日期：2005．05．28 作者简介：方志雄(1971—_)，男，湖北英山人，黄冈师范学院物理与电子技术系讲师，武汉理工大学计算机应用技术硕士 l 前言 作为嵌入式系统主控单元——单片机，其软件往往是一个微观的实时操作系统，且大部分是为某种应用而 专门设计的．系统程序有实时过程控制或实时信息处理的能力，要求能够及时响应随机发生的外部事件并对该事 件做出快速处理．而分时操作系统却是把CPU的时间划分成长短基本相同的时间区间，即“时问片”，通过操作 系统的管理，把这些时问片依次轮流地分配给各个用户使用．如果某个作业在时间片结束之前，整个任务还没有 由于计算机的处理速度很快，只要时问片的间隔取得适当，那么一个用户作业从用完分配给它的一个时问片到 获得下一个cPu时问片，中问有所“停顿”；但用户察觉不出来，好像整个系统全由它“独占”似的．分时操 各种要求，能在较短或可容忍的时问内得到响应和处理．(3)独占性．在分时系统中，虽然允许多个用户同时使用 J(P20。78J 一个CPU，但用户之间操作独立，互不干涉．【1 设计人员对每一台的最终具体应用都是不得而知的，因此，在价格允许的情况下，硬件设计务求CPU时钟尽可 能的快；计算及管理能力尽可能的强；程序和数据存储器的容量尽可能的大；各种计算机外设的配接尽可能的 详尽等等，特别是采用分时操作系统的机器，因为是一机多用户的管理系统，它的要求就更高了．相对而言，微 端口以及有关的子系统集成到一片芯片上．从硬件上，单片机系统与采用分时操作系统的计算机系统是无法比拟 的．但是，在单片机系统的设计中，设计人员对其最终具体应用是一清二楚的，它的使用环境相对是单一固定的． 所控制的过程的可预见性为分时系统思想的实现提供了可能性．具体一点就是：虽然单片机的CPU速度较低， 但其任务是可预见的，这样作业调度将变得简单而无须占用很多的CPu时问，同时“时问片”的设计是具体而 有针对性的，因此可变得很有效．【1】(P20‘78’ 2 单片机分时系统的设计 单片机系统往往是一个嵌入式的控制系统，因此目前绝大部分的单片机系统还是一实时系统．厶皂够真正体现 分时系统的设计思想的往往是那些多路重复检测控制系统．即便是在这些多路重复检测控制系统中，它的实时性 J(P20。78) 也是非常重要的．也就是说，在单片机系统中应用了分时系统设计思想，但其及时性应首先进行考虑．【1 28 万方数据 2．1对单片机分时系统硬件设计的建议 随着单片机性能的提高，单片机系统设计中的一一些硬件功能软件化是大势所趋．但同时，一一日千里的芯片技 术也为低成本的硬件完成高性能韵功能提供可能．让一种功能到底是通过硬件实现还是通过软件来实现不能一 概而论，只能是通过系统设计让整个系统的性能价格比最高才是每个单片机系统设计者孜孜追求的目标．在单片 机分时系统的硬件设计中，由于对系统的及时性的要求不能降低，而大多数单片机的处理速度相对而言是较慢 的．因此，在接口硬件的设计上应采用一些能将信息量保持的器件，如触发器、锁存器．同时要求这些器件应该是 三态门输出，因为是多路分时系统，当CPU没有访问到时，器件输出呈现高阻，以利于总线对其他器件的访问． 8255