RTOS与RMS：嵌入式系统中的实时任务调度

RTOS与RMS：嵌入式系统中的实时任务调度

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_42847054/article/details/145722781

RTOS（实时操作系统）和RMS（速率单调调度）是嵌入式系统中两个重要的概念。RTOS能够保证任务在规定的时间内完成，而RMS则是一种用于实时任务调度的算法，常用于确保多个周期性任务在截止时间内完成。本文将详细介绍这两个概念及其应用。

RTOS简介

RTOS是一种专门为实时应用设计的操作系统，能够保证任务在规定的时间内完成。它的核心特点包括：

• 确定性：任务的执行时间是可预测的。
• 优先级调度：根据任务的优先级分配CPU资源。
• 多任务支持：允许多个任务并发执行。

常见的RTOS包括FreeRTOS、Zephyr、RT-Thread等。

RMS简介

RMS是一种静态优先级调度算法，适用于周期性任务的调度。它的核心思想是：

• 任务优先级：任务的优先级与其周期成反比，周期越短的任务优先级越高。
• 可调度性分析：通过数学公式判断任务集是否可调度。

RMS的优势在于简单、高效，适合嵌入式系统中的实时任务调度。

RMS的调度规则

优先级分配

任务的优先级根据其周期决定，周期越短，优先级越高。例如，任务A的周期为10ms，任务B的周期为20ms，则任务A的优先级高于任务B。

任务执行

高优先级的任务总是优先执行。如果高优先级任务正在运行，低优先级任务必须等待。

RMS的可调度性分析

RMS的可调度性通过以下公式判断：

其中：

• U：系统的总利用率。
• Ci：任务i的执行时间。
• Ti：任务i的周期。
• n：任务的数量。

如果U小于或等于1，则任务集是可调度的。

RMS的使用步骤

以下是RMS在RTOS中使用的基本步骤：

步骤1：定义任务

确定每个任务的周期Ti和执行时间Ci。例如：

• 任务A：周期10ms，执行时间2ms。
• 任务B：周期20ms，执行时间5ms。

步骤2：分配优先级

根据周期分配优先级，周期越短，优先级越高。例如：

• 任务A的优先级高于任务B。

步骤3：实现任务

在RTOS中创建任务，并设置优先级。例如（以FreeRTOS为例）：

void taskA(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 任务A的代码
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));  // 10ms周期
    }
}
void taskB(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 任务B的代码
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20));  // 20ms周期
    }
}
int main() {
    xTaskCreate(taskA, "TaskA", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 2, NULL);  // 优先级2
    xTaskCreate(taskB, "TaskB", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL);  // 优先级1
    vTaskStartScheduler();
    return 0;
}

步骤4：可调度性分析

计算系统的总利用率U。例如：

RMS的优缺点

优点

• 简单易实现。
• 适用于周期性任务。
• 能够保证高优先级任务的实时性。

缺点

• 只适用于周期性任务。
• 对非周期性任务支持较差。
• 系统利用率较低（上限约为69%当n趋近于无穷大时）。

RMS的实际应用

RMS常用于以下场景：

• 工业控制系统。
• 汽车电子（如发动机控制、刹车系统）。
• 航空航天（如飞行控制系统）。

总结

RMS是一种经典的实时任务调度算法，适用于周期性任务的调度。通过合理分配任务优先级并进行可调度性分析，可以确保任务在截止时间内完成。在实际嵌入式系统中，RMS通常与RTOS结合使用，以实现高效的实时任务管理。