嵌入式通信系统优化设计

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嵌入式通信系统优化设计

作者：李龙彪

来源：《科学与财富》2017年第03期

摘要：嵌入式通信系统设计已有几十年的发展，应用的范围涵盖了电器、汽车、航空器

等各个领域。当前嵌入式通信系统设计融入了微电子技术、电气自动化等技术，出现了许多新亮点：多核处理器助力嵌入式通信系统、通信系统的任务处理能力增强、处理器节点之间的通信数据传递更迅速、嵌入式通信系统越来越安全等等。与此同时，这些新的特点亦是对于嵌入式通信系统提出的挑战。本文从梳理嵌入式通信系统的通信原理入手，针对系统任务间通信机制和通信系统网络设计中遇到的问题，开展了优化设计研究。

关键词：嵌入式；通信系统；工作原理；创新设计

一、嵌入式通信系统概述

1.嵌入式通信系统特征

为适应经济发展和时代进步，通信系统制造商需要制造出功能更加齐全、性能更加强大的通信产品来迎合市场的激烈竞争。嵌入式通信系统需要满足更多的功能和更多样的性能要求。嵌入式通信系统由于特定的应用场景、特殊的应用目的，其与一般的系统相比，具备特有的属性：一是响应时间受限性，通信系统的任务具有时限属性，当任务开始后，要在一个特定的时间内执行完毕。二是可靠性，通信系统对可靠性有严格要求，特别是汽车、航空器等控制系统，通信系统的执行情况和执行结果对生命、财产、国防安全有重大的影响，一个微小的故障就可能造成严重的后果；三是约束的复杂性，约束分为时间约束和资源约束，前者指每个任务都需满足时限约束，后者指当多个任务共享同一的资源时，按照一定的资源访问控制协议进行，防止死锁，避免高优先级任务被低级任务阻塞；四是多任务类型，嵌入式通信系统需要处理不同类型的任务，如周期式任务、偶发式任务、非周期式任务和非实时式任务。

2.嵌入式通信系统工作原理

嵌入式通信系统运行中，在不同任务之间需要进行通信，其是通过读写、共享变量实现的。必须保证共享变量的数据的一致性，才能保证嵌入式通信系统正常工作。嵌入式通信系统通常采用原子锁的机制来确保共享变量访问一致性，在任务访问共享变量之前对其锁定，在访问结束后解锁。如果锁定或者解锁失败，则不能访问系统共享变量。由此任务的执行过程产生关联，当高优先级任务访问系统共享变量时，访问相同共享位置变量的低优先级任务会被拒绝，从而落实嵌入式通信系统运算规则。嵌入式通信系统需要同时保证对共享资源的互斥访问与任务的可调度性。

3.嵌入式通信系统调度原理