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实时嵌入式系统的分类

  实时嵌入式系统将实时操作系统的功能与微控制器(硬件)和独特的应用程序(软件)结合在一起,以解决业务问题。根据与应用程序相关的时间限制,有三种类型的RTOS在功能上有所不同。

RTOS- 当至关重要的是不能错过任何截止日期并且在规定的时间内完成所有任务时,将实施硬RTOS。在硬RTOS中,系统中的延迟严格地有时间限制,以确保以100%的比率满足截止日期,任何错过的截止日期都被视为系统故障。

固定的RTOS- 在固定的RTOS中,偶尔可能会出现错误,但有一项了解,即错过最后期限会导致设备性能下降。使用坚固的RTOS的设备有时可能会错过最后期限,但是只要相对很少发生故障,应用程序就可以恢复。

RTOS- 在软RTOS中,按时完成任务可以优化用户体验,但是如果错过最后期限,性能不会完全下降。考虑一个运行游戏引擎的视频游戏机:它必须安排任务并按时完成任务,以使游戏平稳运行,但是稍有延迟或偶尔出现性能下降并不一定会破坏玩家的体验。

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实时嵌入式系统设计模式

设计模式描述了在设计特定类型的设备时通常会发生的问题的可重复解决方案。该模式描述了工程师如何解决特定问题,这是从解决类似问题的框架中获得的。设计模式可帮助嵌入式系统工程师在开发产品时避免浪费时间,从而限制了总调试时间并缩短了上市时间。

以下设计模式对于构建实时嵌入式系统的工程师很有用:

对象设计模式

管理器设计模式-管理器对象可以实现为跟踪嵌入式系统应用程序中的多个实体,其中系统必须支持相同或相似类型的多个实体。

资源管理器模式-此设计模式可用于为同一类型的多个资源实现集中式资源管理器。

Half Call设计模式-此设计模式用于需要多个通信协议之间进行交互的实现。

协议设计模式

协议栈设计模式-此设计模式可用于实现分层协议,并在协议栈内动态插入和删除协议层。

协议层设计模式-此设计模式用于解耦协议层并减少协议堆栈各层之间的依赖性。

协议数据包设计模式-此设计模式为实时嵌入式系统提供了简化的缓冲体系结构,实现了一个支持各种协议层的添加和提取的单个缓冲区。

建筑设计模式

处理器体系结构模式-实时嵌入式系统有许多可能的体系结构已被记录为设计模式。每个体系结构设计模式都指定其自己的流程和模块以及相应的角色和职责。一些可用的选项包括:

运维处理器架构

中央管理架构

模块管理器架构

设备控制器架构

功能协调模式-在实时嵌入式系统设计中,每个任务都应包括一个功能协调器。功能协调可确保功能不会因丢包或任务失败而导致失败。功能协调还可以帮助嵌入式系统在请求超时后恢复。

计时器管理设计模式-计时器管理是实时嵌入式系统的关键功能。定时器管理设计模式经常用于解决实时嵌入式设备的需求。它们包括故障检测,消息丢失和故障恢复序列,不活动检测,排序操作以及其他确保任务在指定期限内完成的功能。




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