常见的嵌入式软件体系结构

常见的嵌入式软件体系结构

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/propor/article/details/140297058

嵌入式系统是现代电子设备的核心，其软件体系结构直接影响系统的性能和可靠性。本文将介绍两种常见的嵌入式软件体系结构：无操作系统和有操作系统，并对其优缺点进行分析。

在嵌入式开发过程中，尤其是MCU为主控的项目开发中，实时性是需要考虑的重要因素。本文将介绍两种常见的嵌入式软件体系结构，并对其优缺点作简要分析，另外，还对它们的软件层次结构做了简要介绍。

1.无操作系统

无操作系统形式包含轮询系统和前后台系统。

1)轮询系统

将系统功能分解成若干个不同的任务，将其放置在一个无限循环中，按顺序循环执行。其伪代码如下。

int main(void)
{
    Hardware_Init();
    Task_Init();
    
    while (1)
    {
        Task1();
        Task2();
        Task3();
    }
    
    return 0;
}  

优点：

• 结构简单。

缺点：

• 实时性差。任务需延迟一个轮询周期才被执行，若其他任务耗时比较长，则任务无法及时处理某些事件。

开发建议：

可配合状态机和消息队列提高系统实时性。

2)前后台系统

在轮询系统基础上增加了中断。其中前台为中断服务程序，后台为无限循环中的任务。为了避免中断占用过多时间而影响到其他中断（不复杂的也可以直接在中断中处理），一般在中断服务程序中置位相应标志位，而在无限循环任务中查询标志位再进行处理。其伪代码如下。

int main(void)
{
    Hardware_Init();
    Task_Init();
    
    while (1)
    {
        Task1();
        Task2();
        Task3();
    }
    
    return 0;
}
void Timer1_ISR(void)
{
      
}  

优点：

• 相比轮询系统改善了实时性。任务通过检查是否具备执行条件（标志位），避免轮询系统反复查询耗时，对实时性要求比较高的操作也可以直接在中断中执行。

缺点：

• 实时性较差。任务执行仍需延迟一个轮询周期才被执行（检查），若其他任务耗时比较长，则任务无法及时处理某些事件。

开发建议：

可配合状态机和消息队列提高系统实时性

无操作系统软件层次结构可参考下图。

1. 应用层即无限循环中的任务。
2. 组件层是对驱动层的再封装。如读写EEPROM会用到GPIO，I2C总线这些驱动层的东西，将EEPROM器件放在组件层，它是对驱动层的再封装。
3. 有时为了提高实时性，允许应用层直接操作驱动层。封装会增加函数调用，从而增加系统开销。

2.有操作系统

应用程序不再直接面向硬件开发，而在操作系统的基础上编写。

优点：

1. 具有高实时性。
2. 提高了开发效率，缩短了开发周期。
3. 利于扩展和移植。

开发建议：

可充分利用中断，操作系统事件集，消息队列，信号量，任务优先级等提高系统实时性。

有操作系统软件层次结构可参考下图。

各层严格遵循上层调用下层的结构。

总结，本文介绍了常见的嵌入式软件体系结构。

本文原文来自CSDN