24、嵌入式系统设计：实时性、设计方法与状态图应用

嵌入式系统设计：实时性、设计方法与状态图应用

1. 嵌入式系统的实时性概述

在嵌入式系统中，大多数都是实时系统。这是因为计算结果的有效性依赖于其产生的时间，而及时性是通过实时截止时间来保证的。了解系统能够按时完成任务至关重要，因为延迟的结果可能和错误的计算一样糟糕。对于除最简单系统之外的所有系统，仅仅尽可能快地执行计算可能是不够的。即使系统在典型情况下的计算速度比要求的快得多，但事件的到达方式仍可能导致错过截止时间，尽管系统通常运行良好。

1.1 正确实现实时操作的重要性

实时分析和调度的目的是确保系统满足其截止时间。这可以通过首先了解系统必须执行的各种任务，然后安排任务以保证所有截止时间都能满足的顺序来实现。实时问题通常很难理解和正确处理，因此使用几种已知有效的标准方法是个好主意。

在实时操作中，最常见的问题是试图通过测试来确定是否满足实时要求。测试系统操作可以告诉你实时截止时间通常是否会被满足，但不能确定它们是否总是会被满足，因为为测试场景创建最坏情况非常困难。因此，正确实现实时性的最重要部分是要么设计系统，使测试最坏情况变得容易（通过静态调度），要么设计系统，使最坏情况的行为可以通过数学方法理解（通过速率单调调度），而无需实际创建和测试最坏情况。

1.2 可能的症状

如果出现以下情况，你应该仔细研究项目的实时调度：
- 没有书面的实时调度。
- 使用混合或临时调度技术，而不是单一、一致的方法。（例如，大多数任务使用静态调度，但在负载较重的时期动态跳过一些任务。）
- 使用最早截止时间优先调度或最小松弛度调度。
- 各种任务的最坏情况执行时间未知且未记录。
- 使用没有特定实