數(shù)據(jù)交換 - 基于S3C2440的Ethercat實(shí)現(xiàn)

　　主從站之間交換的數(shù)據(jù)主要分兩種形式：一種是周期性數(shù)據(jù);另一種是非周期性數(shù)據(jù)。周期性數(shù)據(jù)傳輸可以根據(jù)任務(wù)的緊迫性劃分其優(yōu)先級(jí)，通過采用EDF算法調(diào)度任務(wù)，把劃分好優(yōu)先級(jí)的任務(wù)放入緩沖區(qū)供系統(tǒng)調(diào)用。緩沖區(qū)為在內(nèi)存中分配的一段空間，兩端都可以訪問緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù);非周期性數(shù)據(jù)采用郵箱方式傳輸，此時(shí)一端寫入數(shù)據(jù)到內(nèi)存，且只有此段內(nèi)存寫滿后另一端才能開始從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，并且只能當(dāng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)全部讀出時(shí)，才能重新寫入數(shù)據(jù)。針對(duì)這兩種數(shù)據(jù)通信方式，從站程序可以對(duì)非周期性數(shù)據(jù)通信采用查詢方式，對(duì)周期性通信采用中斷方式，程序流程圖如圖4、圖5所示。

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　　圖4 中斷方式

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　　圖5 查詢方式

　　5 最小截止優(yōu)先(EDF，EarlieST Deadline First)算法

　　系統(tǒng)對(duì)周期性任務(wù)采用最小優(yōu)先級(jí)優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度，調(diào)度算法在ARM微控制器中實(shí)現(xiàn)。處理器對(duì)緊迫性事件的處理能力決定了系統(tǒng)處理突發(fā)事件的能力，把系統(tǒng)各種需要調(diào)度的任務(wù)按照緊迫程度用優(yōu)先級(jí)來劃分，通過采用最小截止期優(yōu)先算法來動(dòng)態(tài)優(yōu)先處理突發(fā)事件。

　　EDF全稱Earliest Deadline First。最早截止時(shí)間優(yōu)先算法(EDF)也稱為截止時(shí)間驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法(DDS)，是一種動(dòng)態(tài)調(diào)度算法。EDF在調(diào)度時(shí)，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)根據(jù)任務(wù)的截止時(shí)間動(dòng)態(tài)分配。截止時(shí)間越短，優(yōu)先級(jí)越高。如果一個(gè)任務(wù)集負(fù)載U<=1，則是可調(diào)度的。EDF 調(diào)度算法已被證明是動(dòng)態(tài)最優(yōu)調(diào)度， 而且是充要條件。處理機(jī)利用率最大可達(dá)100% 。但瞬時(shí)過載時(shí)， 系統(tǒng)行為不可預(yù)測(cè)， 可能發(fā)生多米諾骨牌現(xiàn)象， 一個(gè)任務(wù)丟失時(shí)會(huì)引起一連串的任務(wù)接連丟失。所有實(shí)時(shí)任務(wù)必須滿足以下限制條件：

　　(1)所有實(shí)時(shí)任務(wù)均為周期任務(wù)，且周期大于或等于截止期。

　　(2)所有實(shí)時(shí)任務(wù)必須在其截止期到來前結(jié)束。

　　(3)所有實(shí)時(shí)任務(wù)相互獨(dú)立。

　　(4)所有實(shí)時(shí)任務(wù)具有恒定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

　　任務(wù)按周期由大到小排列為

EDF以任務(wù)的截止期與當(dāng)前時(shí)刻的距離確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)(稱這一距離為時(shí)限距離)，距離越近，優(yōu)先級(jí)越高，因此，EDF總是選擇當(dāng)前最迫切需要完成的任務(wù)獲得處理器。Liu和Layland證明如下：

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　　對(duì)于由n個(gè)周期任務(wù)組成實(shí)時(shí)任務(wù)集，當(dāng)且僅當(dāng)：

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　　其中Ci為計(jì)算機(jī)時(shí)間，該任務(wù)集能夠由EDF調(diào)度。

　　EDF是最優(yōu)動(dòng)態(tài)可搶占優(yōu)先級(jí)調(diào)度，對(duì)于任何實(shí)時(shí)任務(wù)集，只要存在可行的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，則必可由EDF調(diào)度。需要注意的是，EDF只在出現(xiàn)任務(wù)實(shí)例就緒時(shí)調(diào)整任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　EDF算法是對(duì)周期性任務(wù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，存在以下缺點(diǎn)：①調(diào)度算法是針對(duì)周期性任務(wù)而言的，沒有考慮對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中突發(fā)任務(wù)(非周期性任務(wù))的調(diào)度，且周期任務(wù)要求彼此獨(dú)立。②調(diào)度算對(duì)周期和時(shí)限寬度相同的同步周期任務(wù)，即使在處理器利用率很低的情況下，也可能產(chǎn)生不了合理的調(diào)度。因此在這種情況下，必須進(jìn)行調(diào)度算法的可行性分析[10]。