《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第三章任务划分

《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第三章任务划分.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第四章任务设计.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第五章中断服务程序设计.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第六章行为同步.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第七章资源同步.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第八章数据通信.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第九章时间管理.
《基于嵌入式实时操作系统的编程技术》笔记清单：第十章采集任务设计.

前言

当不使用操作系统时(基于裸机编程编程)，将“可执行程序单元”进行分类组合，就可以得到一个个“模块”，其中一个是“监听模块”，其他“模块”在“监控模块”的管理下运行。一个“模块”可以封装多个功能，比如将LED闪烁和电机启动功能封装在一起。而“监听模块”，可以将按键，AD转换等功能封装在一起，便于被监听。“监听模块”可以放在main的while中，也可以利用定时进行查询。

当使用操作系统时（基于操作系统的编程方式），将这些“可执行程序单元”进行分类组合，就可以得到一个个“任务”，这些“任务”在操作系统的调度下运行。严格地将，这里的“任务”是指“用户任务”（区别于操作系统的“系统任务”）。

对一个具体的嵌入式应用系统进行“任务划分”，是实时操作系统应用软件设计的关键，任务划分是否合理将直接影响软件设计的质量。当任务划分得合理时，软件将比较简洁、高效；否则将可能比较繁杂，甚至失败。

本章笔记清单

1. 任务状态分为三大类：
$~~~~~~$①就绪
$~~~~~~$②运行
$~~~~~~$③等待：挂起和阻塞

2. “任务”的“独立性”表现为逻辑上的“平等性”和信息传输上的“异步性”。
$~~~~~~$①平等性：可以从任务的角度去看，它像是占用整块CPU，而实际上是多任务调度。
$~~~~~~$②异步性：任务之间传递的信息是异步的，即不需在同一时刻进行收发。同时，可能需要一个“第三者”作为搬运工, 如消息邮箱。

3. 已就绪的高优先级任务可剥夺另一个正在运行的低优先级任务。
$~~~~~~$比如，在定时器中断中，释放一个信号量，一个高优先级被阻塞的任务(正在等待信号量)，立刻进去就绪状态，且同时产生一个调度，假如这个任务在就绪表中时最高优先级，则立刻执行，从而打断低优先级任务。

4. 任务划分的目标：
$~~~~~~$① 首要目标，满足“实时性”指标：最坏情况下，对实时性有需求的功能都能实现。
$~~~~~~$②任务数合理：过多，效率低；过少，复杂。
$~~~~~~$③简化软件系统：去掉多余的系统服务，减小软件代码规模。(可以在配置文件中选择需要的服务)
$~~~~~~$④降低资源需求：减小、简化任务之间的同步和通信要求，减小相应数据结构的内存规模，从而降低对系统资源的需求。

5. 任务划分方法：
$~~~~~~$①根据设备依赖性任务的划分：硬件模块
$~~~~~~$②关键任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦关键任务指不能漏了一次未被执行；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦尽可能不与其它任务关联，独立起来；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦可由对应的中断来处理；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦中断被触发(如外部中断), 可以在其服务函数中通知其它任务，利用某种通信机制。
$~~~~~~$③紧迫任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦紧迫任务指有严格的实时性；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦一般是异步事件触发，能引起一个中断，安排在相应的ISR时最有效的；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦如果不能使用中断，则安排在尽可能高的优先级；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦需达到“按时完成”的目的，必须使“紧迫任务”需要的执行时间尽可能短；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦对“紧迫任务”进行“瘦身”；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦尽可能将“不太紧迫任务”剥夺出来，将其封装成另一个任务。
$~~~~~~$④数据处理任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦数据处理的特点：费时；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦将其安排在较低的优先级上；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦多个数据处理任务的合作方式：如对电压进行AD转换，然后，将数据交另一个任务进行图像处理…
$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~$◍将一个大的数据处理任务，拆分成多个任务，每个任务完成其中一个运算阶段；
$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~$◍按优先级，从高到低排列；
$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~$◍形成了一条流水线。
$~~~~~~$⑤功能聚合任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦将关系密切的若干功能组合成一任务，达到功能聚合的效果；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦关系密切两层含义：数据关联紧密和时序关联紧密。
$~~~~~~$⑥触发条件相同的任务划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦触发条件相同是指一个事件，能触发多个功能；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦如果实时性得到满足，且能顺序执行这些功能，则可以安排在同一个任务中；(不并发执行)
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦被外部中断触发的任务，通常时关键任务和紧迫任务；
$~~~~~~$⑦运行周期相同任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦将周期相同的功能组合在一起，封装成一个任务，就可以避免一个时间事件触发几个任务；
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦比如：将亮度采集、温度采集、气体采集…合并成一个任务，这个任务专门用来封装不断重复的功能。
$~~~~~~$⑧顺序操作任务的划分：
$~~~~~~~~~~~~~~~~$✦若干功能按固定顺序流水线作业，相互之间没有“并发性”，则封装成一个任务。

6. 任务划分小结(书上原文)：
$~~~~~~$①首先，以CPU为中心，将与各种输入/输出设备(或端口)相关的功能分别划分为独立的任务。
$~~~~~~$②发现“关键”功能，将其最“关键”部分“剥离”出来，用一个独立任务(或ISR)完成，剩余部分用另一个任务实现，两者之间通过通信机制沟通。
$~~~~~~$③发现“紧迫”功能，将其最“紧迫”部分“剥离”出来，用一个独立的高优先级任务(或ISR)完成，剩余部分用另外一个任务实现，两者之间通过通信机制沟通。
$~~~~~~$④对于既“关键”又“紧迫”的功能，按“紧迫”功能处理。
$~~~~~~$⑤将消耗时间较多的数据处理功能划分出来，封装为低优先级任务。
$~~~~~~$⑥将关系密切的若干功能组合成一个任务，达到功能聚合的效果。
$~~~~~~$⑦将运行周期相同的功能组合成为一个任务，从而避免时间事件分发机制。
$~~~~~~$⑧将若干按固定顺序执行的功能组合为一个任务，从而免除同步接力通信的麻烦。