9、嵌入式软件的时序理论与分析技术

嵌入式软件的时序理论与分析技术

1. 时序相关概念

1.1 背景任务执行时间与 CPU 负载

对于包含大量实际应用的背景任务，需要考虑其最大允许持续时间。首先要确定背景任务实例的最大持续时间，包括所有中断，这需要使用总执行时间（GET）。这个最大允许持续时间称为 GETBGmax。在运行过程中，每次运行都会记录当前总执行时间 GETBG，并按以下公式计算当前 CPU 负载：
[U = \frac{GETBG}{GETBGmax}]

1.2 总线负载

总线负载与 CPU 负载有很多相似之处。处于“运行”状态的任务对应着当前正在传输的消息，从而“占用”总线。操作系统带来的开销类似于除纯用户数据外占用总线的信息。例如，对于 CAN 总线，这包括帧起始（SOF）位、DLC 字段中的长度编码、校验和等。如果 te 包含在观察期 to 内总线被占用的时间，计算 CPU 负载的公式也可用于计算总线负载。

1.3 逻辑执行时间（LET）

逻辑执行时间（LET）的概念旨在将功能和通信解耦，使嵌入式软件具有确定性，特别是在多核应用中，从而使其更稳定、安全且易于分析。典型任务遵循 IPO 模型：输入、处理、输出。任务开始时接收数据，然后处理数据，在结束前输出数据。接收和发送数据也可以通过对内存的读写访问来实现。数据发送时间很大程度上取决于任务的执行时间。

在多核处理器的不同核心上有大量任务时，任务之间的通信会变得复杂、不可预测且有时不稳定。数据可能无法按时接收，或者在接收方预期只接收一个数据值的时间段内发送两次。

LET 范式在一定程度上使接收和发送时间与任务的执行时间解耦。接收和