基于可调度性与全局延迟的分布嵌入式系统实时通信中的总线访问优化

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1、基于可调度性与全局延迟的分布式嵌入系统实时通信中的总线访问优化摘要本文在对TTP通信协议进行研究的基础上，发现嵌入式实时系统通信过程中的消息调度算法只考虑消息的可调度性而没有对全局延迟进行考虑的问题，从而提出基于可调度性及全局延迟的实时通信的总线访问优化的研究课题，随后对实时通信总线的访问优化算法进行了研究，其中包括：静态单消息算法、静态多消息算法、动态消息分配算法以及动态数据包分配，并对可调度性的判断依据进行了说明，最后通过研究现有可调度性最优算法，从而给出改进后的算法描述并加以实现。关键字：TTP协

2、议；可调度性；全局延时；嵌入式系统实时通信；总线优化ABSTRACTBasedonthecommunicationprotocolTTPstudy,foundthattheprocessofembeddedreal-timesystemcommunicationmessageschedulingalgorithmscanonlyconsidertheschedulingofmessageswithoutdelaytotheoverallissuetoconsiderinordertoproposeade

3、laybasedonschedulingandGlobalthebusaccessoptimizationofreal-timecommunicationsresearch,followedbyaccesstoreal-timecommunicationbusoptimizationalgorithmisstudied,including:StaticSinglemessageAllocationalgorithm,StaticMulti-messageAllocationalgorithms,Dyna

4、micMessageAllocationalgorithmsandDynamicPacketAllocationalgorithms,andcanschedulingjudgmentsbasedaredescribed,andfinallythroughthestudyofoptimalschedulingalgorithmscurrentlyavailable,andtobeimplementedinordertodescribethealgorithmgivesimproved.Keywords：T

5、TP；Schedulability；WCGD；Embeddedreal-timecommunicationsystem；Busoptimization目录第一章绪论11.1课题背景11.2国内外研究现状31.2.1调度与控制的分开设计31.2.2调度与控制的协同设计51.3课题研究主要内容6第二章基于TTP协议及其消息调度原理简介82.1事件触发系统与时间触发系统82.2基于TTP/C的时间触发高可靠嵌入式实时系统的实现机制102.2.1基于TTP/C的时间触发高可靠系统的物理实现机制102.2.2TT

6、P/C所采用的帧类型和作用122.2.3时间触发高可靠嵌入式系统的调度机制132.2.4TTP/C结点的组合能力和采用的容错机制14第三章实时通讯总线访问优化算法介绍及改善163.1消息调度算法简介163.1.1静态单消息163.1.2静态多消息173.1.3动态消息分配183.1.4动态数据包分配203.2消息调度优化其可调度性213.3消息全局延时优化24第四章算法实现与仿真结果264.1可调度性最优算法264.2全局延迟最优算法274.3可调度性及全局延迟近似最优算法294.4仿真结果31第五章总

7、结33第一章第一章绪论1.1课题背景随着网络技术以及和数字信息技术的高速发展，在信息家电、医疗仪器、智能汽车、工业控制、通信设备各个领域中，嵌入式系统无处不在。随着网络技术的飞速发展，在许多嵌入式应用中，往往包含许多设备，譬如只能中央空调，这时分布式系统就是实现这种系统最方便、最现实的方法[1]。由于分布式系统具有如下特点：时间关键的任务放在不同的CPU中可以更容易保证满足它的死线要求；把处理器放在设备级上更便于实现设备之间的接口；如果系统中包含从供应商购买的几个设备或系统，它们之间也含有自己的CPU，

8、或者还包含有通信接口，通常不可能把系统的任务放到这些设备中，或者相反把设备的任务放到系统中；使用几个小CPU比使用一个大CPU更便宜；分布式的系统能够利用本身的高度容错性使得在高性能领域分布式系统系统中具有得天独厚的优势。所以，许多嵌入式系统利用分布式系统实现，在分布的处理器之间利用通讯链路连接起来，数据链路可以是高速并行数据总线（紧耦合型），也可以是串行数据链路。但是，随着电控单元的增多、功能日益复杂、网络通信数据量不断增大、要求更高的传