閱讀以下關(guān)于某嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的軟件需求的敘述,回答問題1至問題3。
某公司承擔(dān)了一項嵌入式實(shí)時控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)任務(wù),其內(nèi)容是按系統(tǒng)要求的固定的時間序列采集、處理、輸出數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)對多個設(shè)備的綜合控制。
系統(tǒng)由硬件和軟件組成,硬件由處理機(jī)(采用PowerPC603e,主頻133MHz)、存儲器、定時器、中斷控制器、雙口存儲器(空間大小1024KB)、4路422半雙工串口接口(其中兩路的頻率115200Hz,另兩路頻率38400Hz)、兩路A/D、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和10路離散量接口組成。系統(tǒng)的軟件需求如下(注:B:字節(jié);s:秒;ms:毫秒):
(1)系統(tǒng)要求以5ms為周期從雙口存儲器中采集1024KB的輸入數(shù)據(jù),處理任務(wù)的時間約為1ms;(稱為5ms任務(wù))
(2)系統(tǒng)要求以20ms為周期從兩路422接口(115200Hz)中采集一定格式的大小為64B的數(shù)據(jù),在完成處理(處理時間約為4ms)任務(wù)后,分別輸出大小為16B的控制命令;(稱為20ms任務(wù))
(3)系統(tǒng)要求以60ms為周期從兩路422接口(38400Hz)中采集一定數(shù)據(jù)格式的大小為6B數(shù)據(jù),從兩路A/D接口采集28位數(shù)據(jù),在完成處理(處理時間約為2ms)任務(wù)后,分別輸出大小為2B的控制命令和一個28位D/A數(shù)據(jù),輸出8路離散量控制數(shù)據(jù);(稱為60ms任務(wù))
(4)作為系統(tǒng)的安全監(jiān)控保障,系統(tǒng)要求在每1s內(nèi)對系統(tǒng)軟硬件狀態(tài)進(jìn)行測試并完成系統(tǒng)工作的狀態(tài)記錄工作。該任務(wù)共需處理時間是5ms。(稱為1s任務(wù))
本公司課題組根據(jù)用戶的硬件環(huán)境及軟件的需求,就軟件的實(shí)施方案展開了激烈的討論,討論的首要問題就是本系統(tǒng)中軟件的運(yùn)行平臺是采用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)還是在裸機(jī)上直接開發(fā)的方式,李工程師(簡稱李工)提出了為了保證系統(tǒng)的實(shí)時性,應(yīng)該采用裸機(jī)上直接開發(fā)的方式,關(guān)鍵部分采用匯編語言編寫,而王工程師(簡稱王工)提出,由于系統(tǒng)將由多種周期的處理任務(wù)組成,為了保證系統(tǒng)的可靠性,應(yīng)該采用商用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)作為本項目的開發(fā)基礎(chǔ),經(jīng)過充分論證,最后李工接受了王工的建議,并申報課題組組長,課題組長同意采用了操作系統(tǒng)的方案,并指出必須盡快對需求的時間性能做出評估。
[問題1](10分)
請用450字以內(nèi)文字簡要說明王工提出的采用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的理由或優(yōu)點(diǎn),并說明選擇操作系統(tǒng)產(chǎn)品時需要重點(diǎn)考慮其哪些功能與性能?
[問題2](10分)
李工和王工通過認(rèn)真地對需求進(jìn)行了分析,給出了時間性能評估報告,判定在上述硬件平臺上可以滿足系統(tǒng)要求。請用300字以內(nèi)文字簡要說明嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)中時間性能評估中主要考慮哪幾項因素;針對本課題的具體數(shù)據(jù),敘述系統(tǒng)的工作時序關(guān)系。
[問題3](5分)
根據(jù)系統(tǒng)需求,請設(shè)計出系統(tǒng)的處理流程(按時序),說明所有任務(wù)的優(yōu)先級分配策略,422接口、雙口存儲器、離散量接口和A/D(D/A)的數(shù)據(jù)輸入/輸出方法(中斷或查詢驅(qū)動)及理由。請用350字以內(nèi)文字簡要說明。