基于DeltaOS的系统软件设计

　　对于任何软件来说，可靠性都是至关重要的。软件的可靠性在任务内是容易做到，通常问题都是出在任务间的接口之上。接口设计也关系到软件可扩展性能。在多任务操作系统中，任务间的接口是通过同步和通信机制来实现的，因此同步和通信机制必须认真选取。

　　DeltaCORE提供了消息队列(message queue)、信号量(semaphore)、异步信号(signal)、事件(event)这四种通信和同步机制。其中，消息队列和事件机制可以同时实现通信和同步，信号量机制可以实现同步和互斥，异步信号(又叫软中断机制)可以实现同步。

　　为了满足系统通信和同步的需要，可以采用两种方案：第一种方案是信号量等同步机制实现同步，用全局数组或其他的共享数据结构来实现各任务间的通信，如图5;另一种是采用消息队列来同时实现通信和同步，如图6。

　　对比两种方案，各有优缺点：方案一实时性强，但存在可重入性问题;方案二实现简单而且可靠，但是消息队列机制通信的实时性相对较弱。本系统中出站信息的突发性强，如果采用方案一，则可能导致第二个通道的数据失效或者第一个通道的数据被覆盖;如果采用方案二虽然数据的处理延时稍大，但是数据能够完整存储到消息队列中不被损坏。此外，利用消息队列为任务提供唯一的入口，能简化接口设计和方便功能扩展。因此，本文采用消息队列方案，其实现方法如下：

　　每个任务都对应一个消息队列，任务只处理与之相对应的消息队列中的消息。对于发送方(task1)，当它需要将发送缓冲区buffer中的数据交给task2处理时，只须将buffer中的数据发送到与task2对应的消息队列Q2中就行了。

　　ret = delta_message_queue_send ( Queue_id[ 2 ], buffer, size );

　　其中Queue_id[2]为消息队列Q2的ID，size为消息大小(单位字节)。

　　对于接收方(task2)，将接收消息函数的等待时间参数设为永久等待，达到当消息队列为空时阻塞任务的目的。task2的代码如下：

　　delta_task task1()

　　{

　　delta_status_code ret;

　　…… // 定义其他局部变量

　　while(1)

　　{

　　ret = delta_message_queue_receive(

　　Queue_id[ 2 ], /*消息队列ID*/

　　RecBuff, /*指向接收缓冲区的指针*/

　　size,/*接收消息的尺寸(单位字节)*/

　　DELTA_DEFAULT_OPTIONS, /*属性集*/

　　DELTA_NO_TIMEOUT /*等待时间*/

　　);

　　…… //完成task1功能的代码

　　}

　　}

　　通过这种方式，任务与任务之间、任务与中断之间的通信和同步都得以实现。任务的状态转换如图7：

4 致命错误的防止和解决

　　通常异常是由两种情况引起的：一种是数组越界或使用指针不当;另一种是任务栈溢出。为避免以上情况发生，数组和任务栈的大小必须设置恰当，修改数组元素的时候要保证下标是在合法范围内的，使用指针要特别小心。不过，DeltaOS提供了异常处理机制，用户可以编写自己的扩展例程，当出现致命错误的时候实行一定的挽救措施，比如复位程序整个系统软件或者重新起动指定任务。

DeltaOS是一个强实时性的操作系统，通过优化任务划分、有效的利用中断机制满足了系统的强实时要求。利用本文提出的通信和同步方案，实现了任务的标准化接口，方便地进行了多次功能扩展，并且显示了它可靠性强的优点。