基于Vxworks的语音控制系统多任务调度算法的研究

２ 、语 音 控 制 系统 的功 能
该语音控制系统的主要功能是为 电力 负载提供 电源控制管理 ， 根据人工声音命令和负载设备的 电气状态调整电源 的通断 ， 保证 电 力 系统 的安全运行 。 按照系统功能要求 ， 其软件 的运行 流程 图如图１ 示 ： 所 根据上 图可将系统分 为９ 个任务 ， 分别是 ： （ ＡＳ ） Ｔ Ｋ１循环读取环形缓存区 （ ｅｄ ｏ＿ ｒｅ ）人工声音命 Ｒ ａ Ｆ ｒＯ ｄｒ ： 令被 采样数字化后存 于环形缓存 区中 ， 对该 缓存区进行不 问断查 询； （ Ｓ ２ 循环 发 也 命 令 对 状 态 电 流值 进 行 索 取 （ ｋ ｏ— ａ ＴＡ Ｋ ） Ａｓ Ｆ ｒＶ ｌ ）通过数据总线不 间断 向负载发送命 令对即时负载状 态和 电流 ｕ： 值 进行索取 ； （ Ｓ ） 存 电流 值 ， 算Ｉｔ 迟 时 间 （ ａ ｅＤ ｔ～ ｏ ｎＴ ＴＡ Ｋ３保 计 ２延 Ｓ ｖ＿ ａａ Ｃ ｕ ｔ ｉ ）将负载通过数据总线传输的状态 电流值保存￣ ＲＯ ｍｅ ： ｊ Ｉ Ｍ中 ， 并监 控实时采集的状 态电流值变化情 况 ， 发现负载 电流值过载时 ， 算 计 并关断 负载电源 的时间 ； （ Ｓ ４ 判 断 串 口命 令 （ ｅｌＯ ｄ ｒ ： 读 出的 人 工 数 据 进 ＴＡ Ｋ ） Ｄ ａ ｒ ｅ）对 — 行解析 ， 括去噪 、 别等处理 ； 包 识 （ ＡＳ ） 传状 态 电流值 （ ｅ ｄ Ｖａｕ ： 据 人工 命 令将 保 Ｔ Ｋ ５上 Ｓ ｎ — ｌ ）根 存在ＲＯ Ｍ中的当前 负载的状 态 电流值显示于 显示 屏上 ； （ ＡＳ ） Ｔ Ｋ ６ 发送开通 命令 （ｅ ｄ Ｏｒ ｅ＿ ）根据 人工命令控 Ｓｎ — ｄｒ１ ： 制 负 载 电源 的开 通 ； （ ＡＳ ） Ｔ Ｋ ７ 发送 断开 命令 （ｅ ｄ Ｏｒ ｅ＿ ）根据 人工命令控 Ｓｎ — ｄｒ２ ： 制 负 载 电源 的 断 开 ； （ ＡＳ ） Ｔ Ｋ ８ 采集模 拟及Ｉ Ｏ信号量 （ ｏ — ＤＩ ： ／ Ｆ ｒ Ａ Ｏ） 根据人工命 令 对 外 接 的 模 拟信 号量 和ＩＯ信 号量 进行 采集 并显 示 于 显 示 屏 上 ； ／ （ ＡＳ ） Ｉ Ｔ Ｋ ９ ＢＴ自检 （ Ｉ ： 系统运行时对一些系统模 块进 Ｂ Ｔ）在 行 自检 测。 从图中可以看 出， 能否及时的执行命令要求操作直接关系着整
算法分析
＿ 术 ＿字 十 技獭 Ｉ ｆ 敦
控制系统多任务调度算法的研究
袁超
（ 空总体办公 室 贵州安顺 ５ １１） 航 ６０８
摘要 ： 究 了一种 用 于电 力控 制 的 基ｆＶ ｗｏｋ ｇ｛ 音控 制 系统 的 多任务 调 度算 法 ， 据 系统 功 能划 分 了任 务 及优 先级 ， 用信 号量 通信 研 ｆ ｘ ｒｓ／ － ￣ 根 采 方式 ， 设计 了时 间 片轮 转和 基 于优 先级 抢 占的 混合 调 度 算 法 ， 经仿 真 测 试 ， 法 运行 效 果 稳定 ， 务切 换 时 间达 到 毫 秒级 。 算 任
等。
Ｅ Ｆ Ｄ 调度同样为任务指定优先级 ， 具有最早截止期限的任务赋 与最高优先级 ， 调度最先运行有最早截止期限的任务 ， 即具有最高 优先级 的任务 。ＤＦ Ｅ 调度 的周期任务 的优先级是变化 的， 对每一个 可调度 时刻 ， 将根据变化 的任务最早截止期限 ， 随时改变其优先级 。 Ｖ ｗｏｋ系统 的特点是给出了两种任务调度方法 ： ｘ ｒｓ 时间片轮转 调度和抢 占式调度 ， 后者基于优先级。 工程 经验显示 ， 固定优先级调 度 方 法 常 被 采 用 ， 对 于 有 周 期 任务 存 在 的 Ｓ Ｄ 但 Ｐ Ａ系 统 ， 用 时 问 采 片轮转调度 的优势是可以保证周期任务 的及时运行 。 由于高实时性 要求任务之 间不能存在大量数据传输、 不便 与网络相连， 所以， 任务 之 间采取Ｖｘ ｒ ｓ ｗｏｋ 系统简单 的高速的信号量通信方式 。 本 文提 出 了一 种 单 Ｃ Ｕ下 时 间 片轮 转 与 和 优 先级 抢 占相 结 合 Ｐ 的｝ 合调度 算法。 昆
关键 词 ： ｘ ｒｓ 多任务调 度 信 号量 时 间片 优 先级 Ｖ ｗｏｋ 中图分 类 号 ： Ｐ １ ． Ｔ ３ ６２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ７９ １ （ ０ ２０ ． １ ２０ １ ０ ．４ ６２ １ Ｗｉｄ ｉｅ公司设计开发 的一种嵌入 式实时 ｘ ｒｓ ｎ ｒｖ ｒ 操作 系统 （ Ｔ ）实 时 内 核Ｗ ｉｄ 供 了多 任 务 的环 境 。 Ｒ ＯＳ ， ｎ提 随着 发 展 ， Ｖ ｗｏｋ￣， 、 ｘ ｒｓ 定 可靠 ， 且实时 陛好 ， 在航空航天、 电力 电子等领域 ， 越 来 越多嵌入式控制设备采用 了Ｖｘ ｒ ｓ ｗｏｋ 操作 系统。 Ｒ ＯＳ Ｔ 研究的关键是实 时任务调度 的设计 。 Ｏ 中实 时调度 ＲＴ Ｓ 技术通常划分为抢 占式调度 和非抢 占式调度， 前者为静态表驱动策 略， 后者为优先级驱动策略一种观点提出 ： 占式调度算法相对简 抢 单 ， 算 速 度 快 ， 时 陛 好 ， 优 先 级 任 务 可 优 先 保 证 ， 上 下 文 切 运 实 高 但 换 较 多 。 非 抢 占式 调 度 虽 然 上 下 文 切 换 少 ， 通常 处 理 器 的 资 源 而 但 利用率低 。 Ｌｕ Ｌ ｙａ ｄ 人共 同 提 出 的速 率 单 调 （ ｔＭｏ ｏｏ ｉ－ ｉ和 ａ ｌｎ 两 Ｒａｅ ｎ ｔｎｃ ＲＭ） 算法是典型 的静 态调 度算法 。 在一种典动态优 先级调度 算法 是截 止期限优先 （ＤＦ 算法 。 Ｅ ） 直到 目前 ， 在实时调度算法领域的研 究 ， 术 界 都 是 在 Ｒ 或Ｅ Ｆ 种 算 法 的 基 础 上 发 展 而 来 。 学 Ｍ Ｄ 两 ＲＭ调度 的原理是 为每一个任 务指定优 先级 ， 周期越短 的任 务 ， 先 级 越 高 ， 度最 先运 行 优 先级 高 的 任 务 ， 可 预 测 方法 ， 优 调 种 要 求对 任务 相 关 约 束 参数 必 需 预 知 ， 执行 时 间 、 如 时序 约 束 、 止 期 限 截