嵌入式实时系统及其在通信系统中的应用

2 嵌入式实时系统的实现

设计实现一个嵌入式实时系统不仅需要完成应用程序的设计，还包括硬件环境的实现及操作系统的选择等许多关键问题。

2.1 选择适合的嵌入式实时操作系统

嵌入式实时操作系统是实现嵌入式实时系统的核心。操作系统的性能在很大程度上直接影响着整个系统的实时性能。因此，选择合适的嵌入式实时操作系统对于实现一个高性能的嵌入式时系统是至关重要的。

2.2 仔细划分应用程序内部的若干任务

作为另一个重要的软件层次，应用程序内部任务的划分也影响嵌入式时系统的整体性能。为兼顾嵌入式实时系统的并发性整体吞吐量，任务的划分应当遵循以下原理：

·功能独立的操作应当一个单一的任务；

·功能联系密切（耦合关系密切）的操作应当划归同一个任务；

·具有慢速I/O操作的功能应当划分为单独任务；

·不同优级的操作划分为不同的任务；

·拥有大量运算的操作应当划分为一个单独的任务。

2.3 嵌入式实时系统的调试

与通用计算机系统的设计不同，嵌入式实时系统的设计总会涉及硬件因素，因此，硬件平台的调试是一个必要环节。在软件方面，由于嵌入式实时系统通常是一个多任务系统，具有很强的动态性，因此，系统的功能行为需要通过调试加以确定。

3 嵌入式实时系统在通信系统的应用

作为一类特殊的计算机系统，嵌入式实时系统的应用范围已经扩展到许多领域，尤其在通信领域更是得到了前所未有的发展。随着网络新业务的开通和新设备的增加，电信网络管理成为个日益突出的问题而备受关注。

电信管理网络（TMN）的发展，对网络和设备提出了新的要求。早先的设备和网络功能简单且缺乏必要的、统一的管理接口，使得不同厂家的不同设备很难实现互通与互管。为解决这一问题，ITU-T进行了网络管理标准化的工作，先后制定了一系列协议规范，定义了网络管理的体系结构和统一接口。现在，不同的设备厂商在开发通信设备的时候，通常参数并实现ITU-T关于网络管理的协议和接口。由于ITU-T的网络管理模型涉及的层次较多，接口比较复杂，因此，网络管理的功能比以前要复杂得多。而作为网络管理的一个重要方面，设备的管理直接影响着网络管理的整体性能；因而，功能简单的网络和设备不同满足现代通信网络发展的需要。

通信网络的扩大、新业务和新设备的大量增加要求网络管理不但具备丰富管理功能，还要具备良好的管理性能效率；也就是说，网络管理必须满足一定的实时性。简言之，现代网络管理具有以下两个突出特点：

·完善的管理功能；

·良好的管理性能。

为了实现完善而高效的网络管理，通信设备必须增强自身性能，从而为高层网管提供高性能的软硬件平台。因此，通信系统的设计出现了新的发展趋势，如图3所示。

出现这种趋势的原因主要在于：

（1）先前以单片机为平台，应用程序直接运行于CPU之上的方式具有明显的不足：

·硬件功能有限，不能进行高效而复杂的设备管理；

·硬件平台简单，不能有效地支持功能繁多而且复杂的网络管理；

·软件缺乏操作系统的支持，网络应用程序设计复杂，难以实现功能完善的性能网络管理。

可见，基于单片机平台的设备在硬件和软件两个方面都很难满足现代网络管理的要求。

（2）通用计算机由于体积、成本以及效率等因素的限制，也不适合这种应用环境。

（3）采用嵌入式实时系统是理想的解决方法：

·嵌入式实时系统在硬件上使用功能紧凑而高效的CPU，适合"嵌入"设备内部作为控制的硬件核心，可以支持复杂的设备管理；

·在软件上，嵌入式实时系统以高性能的嵌入式实时操作系统为核心，除了为系统提供良好的实时性保障以外，还简化了高层应用程序的设计。

以嵌入式实时系统为核心使设备内部具有一个类似于通用计算机系统的强大而高效的软硬件平台；既满足了网络管理功能上的要求，又保证了网络管理的高效性；既支持设备本身的管理，又支持高效统一的网络管理。因此，以嵌入式实时系统作为设备的功能核心和网络管理平台是现在通信系统广泛采用的实现方案。

由于在功能、性能以及价格等方面具有不可替代的优势，嵌入式系统还在移动通信、个人通信、数据通信、卫星通信及信息家电等领域得到了深入而广泛的应用。

嵌入式实时系统作为计算机应用的一个崭新领域，以其简洁高效等特点越来越多地受到人们的广泛关注。由于嵌入式实时系统有别于一般的计算机系统，在设计和实现上存在着区别于通用计算机系统的若干关键问题。随着应用环境的日趋复杂，系统要求的功能越来越多，嵌入式实时操作系统成为实现嵌入式实时系统必需环节。

经过近几年的发燕尾服，嵌入式实时系统的应用范围已经扩展到先前的只能使用通计算机系统的领域，并且其应用数量已经超过了通用计算机系统，尤其是在电信及IT领域中更是得到前所未有的广泛应用。

迅速崛起的嵌入式实时系统实时系统标志着"后PC时代（POST-PC Era）"的到来。嵌入式系统正成为PC机以后最具有发展潜力和应用前景的系统，它的快速发展正在成为IT（包括通信、信息）等产业保持快速发展的、新的强大推动力。

来源：电子元器件应用