MS Windows CE的實時系統(tǒng)

介紹

MicrosoftWindowsCE

快速反應(yīng)的嵌入式應(yīng)用常常管理嚴(yán)格的時間反應(yīng)。例如，制造過程控制，高速的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，電訊交換設(shè)備，醫(yī)用設(shè)備，空中“有線”控制，武器發(fā)射裝備，空間航行和導(dǎo)航，實驗室，實驗控制，汽車發(fā)動機控制，機器人系統(tǒng)。

為保證這種功能，就意味著不僅需要計算精確性，還有結(jié)果的時間性，此種應(yīng)用必須在指定的時間參數(shù)內(nèi)做出反應(yīng)。

實時系統(tǒng)的廣義定義是“對任何外部刺激，計算機做出及時反應(yīng)是至關(guān)重要的系統(tǒng)”，標(biāo)準(zhǔn)定義在Internetnewsgroupcorprealtimegroup中。實時定義為：一個實時系統(tǒng)它的計算正確性，不僅依靠于計算邏輯上的正確，還包括及時的產(chǎn)生結(jié)果。如果沒有達(dá)到系統(tǒng)時間限制條件，系統(tǒng)也是失效的。

搞清楚實時系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)（RTOS）的區(qū)別至關(guān)重要，實時系統(tǒng)代表所有系統(tǒng)組成設(shè)備——硬件，操作系統(tǒng)和應(yīng)用——它需要達(dá)到系統(tǒng)的要求，實時操作系統(tǒng)(RTOS)只是整個實時系統(tǒng)的一個組成部分，它必須提供足夠的功能以確保整個實時系統(tǒng)達(dá)到要求。

同樣，搞清快速操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)之間區(qū)別，也很重要，對于一個RTOS雖然達(dá)到全面要求十分有用，但并不是它自己達(dá)到這種要求。Internetneusgronpcornp.realtime列舉了作為一個實時操作系統(tǒng)，必須達(dá)到的要求：

OS(操作系統(tǒng))必須是多線程和優(yōu)先級之分。

OS必須支持線程優(yōu)先級。

一個優(yōu)先級繼承的系統(tǒng)必須存在。

OS必須支持可預(yù)測的線程，同步發(fā)送機理。

另外，OS的行為必須是可預(yù)測的，這意味實時系統(tǒng)的開發(fā)者必須對系統(tǒng)中斷級，系統(tǒng)調(diào)用和分時了如指掌：

必須知道OS和設(shè)備驅(qū)動器的中數(shù)據(jù)匹配最大時間。

設(shè)備驅(qū)動器用來處理一個中斷最大時間和關(guān)于這些驅(qū)動器的中斷申請信息必須清楚。

中斷響應(yīng)(從中斷到運行時間)，必須可預(yù)測并滿足功能要求。

每次系統(tǒng)調(diào)用時間必須可以預(yù)測，并且獨立于系統(tǒng)的對象數(shù)目。本篇論文論述了微軟WindowsCE操作系統(tǒng)是如何達(dá)到一個實時系統(tǒng)的要求，更有意義的是，WindowsCE保證一個時間的上限，它在收到中斷后開始一個實時的優(yōu)先級線程。本論文論述了對特定參考平臺的中數(shù)據(jù)響應(yīng)時間，參考為有HinathiSH3的微處理器的“Odo”平臺。

MicrosoftWindowsCE

概論

微軟WindowsCE被設(shè)計成針對小型設(shè)備(它是典型的擁有有限內(nèi)存的無磁盤系統(tǒng))的通用操作系統(tǒng)。WindowsCE可以通過設(shè)計一層位于內(nèi)核和硬件之間代碼來用設(shè)定硬件平臺，這即是眾所周知的硬盤壓縮層(HAL)，(在以前解釋時，這被稱為OEMC（原始設(shè)備制造)適應(yīng)層，即OAL；內(nèi)核壓縮層，即KAL。以免與微軟的WindowsNT操作系統(tǒng)HAL混淆)

不象其它的微軟Windows操作系統(tǒng)，WindowsCE并不是代表一個標(biāo)準(zhǔn)的相同的對所有平臺適用的軟件。為了足夠靈活以達(dá)到適應(yīng)廣泛產(chǎn)品需求,WindowsCE采用標(biāo)準(zhǔn)模式，這就意味著，它能夠由一系列軟件模式做出選擇，從而使產(chǎn)品定制。另外，一些可利用模式也可作為其組成部分，這意味著這些模式能夠通過從一套可利用的組份做出選擇，從而成為標(biāo)準(zhǔn)模式，通過選擇，能夠達(dá)到系統(tǒng)要求的最小模式，OEM能夠減少存儲腳本和操作系統(tǒng)的運行。

WindowsCE關(guān)于VC++5.0開發(fā)系統(tǒng)嵌入式工具包，提供系統(tǒng)庫、工具、文本和樣本代碼，以使OEMS能夠?qū)μ囟ǖ挠布脚_使WindowsCE標(biāo)準(zhǔn)定制。嵌入式工具包也包括設(shè)備驅(qū)動包(DDK)和軟件開發(fā)包(SDK)，DDK提供了關(guān)于寫驅(qū)動器的附加文本，SDK提供庫、頭文件、樣本代碼、文本以允許，開發(fā)者對基于WindowsCE的平臺進(jìn)行寫操作。WindowsCE提供了相同的程序界面，以用來為其它的視窗操作系統(tǒng)開發(fā)功能，例如，WindowsCE版本1.01支持大約1000個微軟的Win32API函數(shù)的其中500個。這就意味著大量不同類的工具，第三方書籍，關(guān)于Win32開發(fā)者訓(xùn)練教程，可以替代或為WindowsCE系統(tǒng)的開發(fā)者所用。

實時系統(tǒng)的開發(fā)者能夠使用，關(guān)于VDFF5.0的嵌入式工具包，以把操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到特定的平臺，并為這個平臺開發(fā)附加設(shè)備驅(qū)動器和實時功能。

線程和線程優(yōu)先權(quán)級

WindowsCE是有優(yōu)先級的多任務(wù)操作系統(tǒng)，它允許多重功能、進(jìn)程，在相同時間系統(tǒng)中運行WindowsCE支持最大的32位同步進(jìn)程。一個進(jìn)程包括一個或多個線程，每個線程代表進(jìn)程的一個獨立部分，一個線程被指定為進(jìn)程的基本線程，進(jìn)程也能創(chuàng)造一個未定數(shù)目的額外線程，額外線程實際數(shù)目，僅由可利用的系統(tǒng)資源限定。

WindowsCE利用基于優(yōu)先級的時間片演算法以安排線程的執(zhí)行，WindowsCE支持八個不同的優(yōu)先級，由0到7，0代表最高級，它在頭文件Winbasw.h中定義。

優(yōu)先級描述

0

(最高級)關(guān)鍵的線程優(yōu)先級

(最高優(yōu)先等級)

1最高線程優(yōu)先級

2高于通常的線程優(yōu)先級

3通常線程優(yōu)先級

4低于常規(guī)線程優(yōu)先級

5最低線程優(yōu)先級

6高于IDLE的線程優(yōu)先級

7

(最低)IDLE線程優(yōu)先級

(最低優(yōu)先級)

級別0和1通常做為實時過程和設(shè)備驅(qū)動器，級別2-4做為線程和通常功能，級別5-7做為是低于其它功能級別，注意級別6是目前狀態(tài)并有穩(wěn)定聯(lián)接。

優(yōu)先權(quán)唯一的取決于線程優(yōu)先級，擁有高級優(yōu)先權(quán)的線程安排優(yōu)先運行，同一優(yōu)先級的線程，以循環(huán)優(yōu)先先級方式運行，即每個線程接受定制的時間或時間片，定量時間默認(rèn)值為25毫秒(WindowsCE2.0支持在MIPS平臺更改定量時間)。較低優(yōu)先權(quán)的線程，要直到較高級線程完成之后再運行，也即直到他們或者放棄或停止。一個重要的例外是最高優(yōu)先級的線程(級別0，關(guān)鍵時間優(yōu)先級)不與其它的線程共享時間片，這些線程連續(xù)執(zhí)行直到他們完成。不象其它的微軟窗操作系統(tǒng)，WindowsCE是固定不能改變，它不匹配基于這引進(jìn)優(yōu)先級的中斷，他們能夠暫時改動，但僅能通過WindowsCE內(nèi)核以避免所謂的的“優(yōu)先權(quán)倒置”。

優(yōu)先權(quán)倒置指的是當(dāng)它們同時競爭同一資源時，低優(yōu)先級的線程，阻礙了高優(yōu)先權(quán)線程對資源的利用。為了改正這種局面并解放較高優(yōu)先權(quán)的線程，WindowsCE允許低級優(yōu)先權(quán)繼承，嚴(yán)格的線程優(yōu)先權(quán)，并且運行較高優(yōu)先級直到它釋放所用資源。

關(guān)鍵詞： Windows