一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS的硬件加速設(shè)計(jì)

　　1.1 任務(wù)管理和時(shí)間管理

　　任務(wù)管理和時(shí)間管理的設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

　　每個(gè)任務(wù)都有4個(gè)域：TaskValid、OSTCBStat、OSTCBDly和OSTCBStatPend。每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)任務(wù)就緒標(biāo)志TaskReady，RTA通過PrioBitmapToBinary模塊找到最高的優(yōu)先級(jí)并送給HighestPrio。在CPU響應(yīng)外部中斷或者給調(diào)度器上鎖時(shí),可以通過OSIntNesting和OSLockNesting寄存器關(guān)閉RTA的中斷。

　　μC/OS-II實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)核中,任務(wù)調(diào)度基于TimeTick完成，由于程序只能順序執(zhí)行,任務(wù)的timedly域更新也是順序執(zhí)行的，從而使得調(diào)度函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間與運(yùn)行的任務(wù)數(shù)量有關(guān)。在RTA模塊中，基于TimeTick的調(diào)度機(jī)制并沒有改變，只是原型中順序執(zhí)行的timedly更新，在硬件中可以同時(shí)執(zhí)行。在使用RTA模塊的系統(tǒng)中，移去了軟件中的用于任務(wù)調(diào)度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地在硬件中予以實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生RTA中斷。硬件實(shí)現(xiàn)上，當(dāng)進(jìn)入就緒態(tài)的上個(gè)時(shí)鐘周期的最高優(yōu)先級(jí)和本時(shí)刻的最高優(yōu)先級(jí)不同時(shí)，便產(chǎn)生中斷信號(hào)。在μC/OS-II中，每個(gè)TimeTick時(shí)刻都會(huì)發(fā)生中斷，這就需要更頻繁地保存CPU寄存器，相比本文提出的方法，浪費(fèi)了更多的CPU時(shí)間。

　　1.2 TimeTick信號(hào)的產(chǎn)生

　　RTA的運(yùn)行需要一個(gè)可配置的Timer來為其產(chǎn)生TimeTick信號(hào)。在本文中，通過對(duì)OR1200進(jìn)行改造，利用其內(nèi)部的Timer產(chǎn)生中斷信號(hào)作為RTA任務(wù)調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘節(jié)拍，而將RTA的中斷信號(hào)連接到原來Timer在CPU的接口處。這樣，CPU通過Wishbone總線可對(duì)Timer進(jìn)行讀寫，且RTA產(chǎn)生的中斷不會(huì)占用可編程中斷控制器PIC（Programmable Interrupt Controller）。改造后的框圖如圖2所示。