WinCE的实时性.docVIP

提到WinCE及工业控制，也许有人对WinCE的实时性能否满足工业控制要求产生疑问。诚然，WinCE的实时性不如QNX，也不如VxWOrks，但是大量文献表明WinCE的确是嵌入式实时操作系统，也在工业控制市场占有相当的份额。究其原因，离不开微软致力于嵌入式系统的努力以及WinCE产品本身的优越性。它具有高可靠性、良好的开放性、熟悉的人机界面屯集成的开发环境等多种优点，不仅可缩短开发周期，而且界面友好，性能稳定。其主要特性如下: 实时性 OMAC(openModular户 JchiteetureControl)同时研究实验了上百种的应用系统，并发现95%的应用系统需要lms或比lms更长的循环时间处理一个事件，并容许有循环时间10%的“准备误差”或“准备延迟”，即100us或比100us更长。其中，“准备误差”或“准备延迟”指的是，当一个事件发生一直到事件开始被处理的中间这段时间。WinCE的内核机制满足实时操作系统的设计特点。OMAC也在一台CPU速度200(MHz)的硬件上使用 windowseE测试，结果发现 windowseE.NET可以达到[42): 中断服务线程(IST)的准备误差或延时不会超过100us 可提供精细度至lms的定时器，并保证最大延迟不会超过IOOus 系统核心的排班，默认为每lms重新排班一次。 因此，OMAC也认为 WindowsCENET符合了工业定义的“硬实时”的需求。 前面已经提到，虽然WinCE的中断机制、可抢占特性、支持多进程多线程、支持 中断嵌套等特性适合于嵌入式系统的实时性原则，但在一些对实时性要求很严格的场合下，wincE的实时性能并不能满足要求[6，7，9，‘0]。MikeThomson和JasonBrowne做了实验16，7，9，’01，基于AMDK6一2，Pentium和PentiumPlxl处理器上分别进行实时性测试，结果见表4一1。这些结果在实时性高的场合往往不能胜任。 Linux2.4和WinCE的实时性比较 ????? 随着信息家电的普及，智能化、网络化将会无所不在，所有这些都离不开嵌入式软件，而在嵌入式软件只中最核心的莫过于RTOS（Real Time Operating System，实时操作系统）。我们都非常熟悉Windows这样的操作系统，但却不一定熟悉嵌入式系统中常用的RTOS。　　如今，RTOS成为操作系统中一个非常重要的分支。随着RTOS在嵌入式系统中的大量应用，RTOS的选择与评价成为了一个重要的问题。一个RTOS的评价要从很多角度进行，如体系结构、API的丰富程度、网络支持、可靠性等。其中，实时性是RTOS评价的最重要的指标之一，实时性的优劣是用户选择操作系统的一个重要参考。评价一个操作系统的实时性应该着重考察它的哪些指标，以及如何进行测试，是本文着重讨论的问题。 1．操作系统实时性的主要指标 　　（1）中断响应时间 　　中断响应时间是指从中断发生到开始执行用户的中断服务程序代码来处理该中断的时间。中断处理时间通常不仅由RTOS决定，而且还由用户的中断处理程序决定，所以不应包括在测试框架之内。 　　针对这些指标的部分或全部，已经有了为数不少的测试方法和测试程序，例如Rhealstone方法，大量的benchmark（lmbench、HbenchOS等）。但这些测试方法及程序或者是由于计时方法的不足导致计时精度不够，或者是由于需要过多的专业硬件设备（如逻辑分析仪、示波器，等），使得测试要求过高，测试条件不易达到，均存在着一定的缺陷。针对这些问题，本文中提出了一种基于CPLD与目标系统结合的测试方法，较好地解决了这些问题。 　　（2）任务切换时间 ????? 任务切换时间是指事件引发切换后，从当前任务停止运行、保存运行状态（CPU寄存器内容），到装入下一个将要运行的任务状态、开始运行的时间间隔，如图1所示。 图1 任务切换时间　　需要注意的是，要使任务进行切换，需要一定的事件触发。通常，这个事件是同步原语，使任务切换，并且过程可被监控。但是，同步原语的操作会带来一定的系统开销，而且不同操作系统的各种同步原语操作效率不同。因此，对被测操作系统使用其支持的各种同步原语进行任务切换测试，选取各自用时最少者——这里称为“最佳原语”，作为测量值，以使误差最小。经过对Mutex、Semaphore、Critical Section、SVR5 Semaphore、POSIX Semaphore、pthread_mutex的测试之后，测得WinCE的最佳原语为Critical Section，而Linux的最佳原语为pthread_mutex。 　　（3）线程切换时间 　　线程是可被调度的最小单位。在嵌入式系统的应用系统中，很多功能是以线程的方式执行的，所以线程切换时