建立系統(tǒng)滴答率所涉及的基本權(quán)衡

許多 RTOS 內(nèi)核在設(shè)置內(nèi)核的周期性滴答中斷方面為開發(fā)人員提供了很大的靈活性。不幸的是，這種靈活性有時會導(dǎo)致混亂。似乎是許多問題根源的刻度的一個可配置方面是頻率。我將嘗試消除與頻率有關(guān)的常見神話，并嘗試解釋建立系統(tǒng)滴答率所涉及的基本權(quán)衡。

也許由于其他內(nèi)核或特定硬件平臺中存在的限制，似乎有一個廣泛的共識，即 μC/OS-II 和 μC/OS-III 限制了應(yīng)用程序代碼可用的滴答頻率范圍。然而，內(nèi)核本身應(yīng)該能夠支持在給定 MCU 上可行的任何滴答頻率。我已經(jīng)看到應(yīng)用程序以遠(yuǎn)低于 100 Hz 的滴答率運(yùn)行，而在頻譜的另一端，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 1 kHz。

如果內(nèi)核對系統(tǒng)的滴答頻率沒有任何特殊影響，那么在設(shè)置此參數(shù)時應(yīng)該考慮哪些因素？除了會產(chǎn)生滴答聲的外圍設(shè)備施加的限制之外，您的主要關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該是開銷和分辨率。使用相對較高的頻率，您將能夠以比其他方式更小的增量建立延遲，但是您將為此能力付出代價，增加的開銷是以處理滴答的 CPU 時間的形式。較低的頻率會減少滴答處理時間，但當(dāng)然也會限制系統(tǒng)延遲的分辨率。例如，在每 10 毫秒發(fā)生一次滴答的系統(tǒng)中，內(nèi)核將無法提供低至 1 毫秒的延遲。

為了在開銷和分辨率之間取得適當(dāng)?shù)钠胶猓枰紤]硬件平臺的功能和應(yīng)用程序的時序需求。以 μC/OS-II 或 μC/OS-III 為例，在以 300 MHz 運(yùn)行的 32 位處理器上，任一內(nèi)核每秒處理 1，000 個滴答所需的開銷可能不會超過 CPU 周期的 1%。但是，具有 24 MHz 時鐘的 16 位 MCU 可能是另一回事。同樣，僅使用時間延遲來輪詢按鈕按下的應(yīng)用程序在 50 毫秒的滴答分辨率下可能不會遇到任何問題，但對于截止日期較緊的任務(wù)來說，這樣的設(shè)置可能是不可接受的。

關(guān)于最后一點(diǎn)，重要的是要注意，滴答聲可能不是解決系統(tǒng)中所有延遲的最佳解決方案。例如，如果您想每 500 μs 從 A/D 轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)，那么最好的方法可能是讓您的轉(zhuǎn)換器由中斷驅(qū)動并使用定時器觸發(fā)轉(zhuǎn)換（與滴答中斷無關(guān)的定時器） 。 換句話說，基于滴答的函數(shù)旨在用于嚴(yán)重延遲——例如，負(fù)責(zé)大約每 10 毫秒輸出一條消息的狀態(tài)任務(wù)可能需要這樣——并且你應(yīng)該轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ玫挠布〞r器，當(dāng)需要更準(zhǔn)確的延遲。我將在第 3 部分中提供與此主題相關(guān)的更多詳細(xì)信息，其中我解釋了內(nèi)核節(jié)拍的另一個有時令人困惑的方面：優(yōu)先級。

審核編輯：郭婷