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嵌入式通信系统优化设计探索

 论文栏目:通信发展论文     更新时间:2018/8/9 14:39:35   

摘要:此篇文章首先对嵌入式系统进行了整体的阐述,并对其在设计中存在的问题进行了分析,对其系统的优化设计提出了相关的建议,以便能够进一步促进嵌入式通信系统的发展。

关键词:嵌入式;通信系统;优化设计;问题建议

1嵌入式通信系统的特征、工作及调度原理分析

1.1特征分析

随着科学技术的不断发展,时代的不断进步,也使得人们对通信系统的要求越来越高,因此作为通信系统的制造商就要不断发展和完善其功能、性能以及实用性,以此来提升自身的竞争力。而嵌入式通信系统就很好的符合了功能、性能以及实用性的要求,其在应用时一定要在特定的场景下,并满足特殊的应用目的,相比较其他系统的特征来说,一是能够与时间的限制性相适应,且在任务执行时具有时限属性,并需要在一定时间内将其完成;二是具备良好的可靠性,尤其是将其应用在航空器以及汽车等控制系统中,其运行的可靠性直接回影响到人们的生命财产以及国防的安全;三是通信系统还具备复杂性,主要体现在约束的时间和资源方面,约束时间也就是在通信系统执行任务时都要与其约束的时间相符合,约束资源也就是在面对多个资源时要依照资源的前后控制协议来执行,以免出现锁死,阻碍任务进行的现象。四是具有任务多类型多的特征。在对任务处理时要辨别任务的类型,主要包括:偶发式任务、周期式、非周期式以及非实时式任务等。

1.2工作原理分析

在嵌入式通信系统正常运行的过程中,需要在不同任务间通信时就需要利用到写、读以及共享变量的方式来完成。因此,只有确保共享变量不受到影响,使其一直处于一致性状态,才可以更好的保障通信系统的安全正常运行。在保证共享变量的一致性方面一般会利用原子锁进行控制,也就是访问时将其锁定,之后在解锁,若锁定或解锁失败,就会导致系统无法访问变量,同时也会导致任务不能依照原定计划进行和完成。因此通信系统一定要协调好访问变量与任务落实之间的关系。

1.3调度原理的分析

为能够保证通信系统资源能够被精准的调度,且与特定要求相适应,在对其系统进行设计前一定要注重对其目标任务的可调度行进行分析,并使之与调度理论相符合,然后在对调度方案进行确定。在对其执行任务进行调度时,其技术可以利用可调度性分析和调度策略来进行,并依据调度技术中的机制与策略来对嵌入式通信系统的可调度性进行判断。对于嵌入式通信系统来说,在对其应用时一定要在特定的环境中进行,也就是要求通信系统设备一定要具备集成化高、设备小型化的特点,并且能够与网络相结合,有较强的移动性能。而且对于嵌入式要求也要保证其嵌入式CPU体积小、功率和能耗低的特点,以便可以将通用CPU中由板卡完成的目标任务集成在芯片内部。当然,只有保证嵌入式通信系统软硬件效率,出去冗余的情况下,才能够更好的保证其性能最大化。可以说嵌入式通信系统就是将研发、资金、技术以及创新知识为一体的集成化系统。

2嵌入式通信系统运行中存在的不足

2.1网络容量较小,内存不足

一般情况下,嵌入式通信系统主要有8个消息和4个ECU,且通信周期长度为1,各个消息之间的周期也为1,所以在通信系统的周期中都存在8个时间槽,目的就是协调消息的周期。而且当节点由嵌入式通信系统的总线进行连接,在不同ECU节点信号正常通讯的条件下,消息就会在总线上进行调度,有次可以分析到当消息全部发出后,就会使嵌入式通信系统上的时间槽全部被占满,使系统资源达到饱和,导致网络容量内存欠缺,不能及时的对其他信息进行解决。

2.2对于分支负载的支配不够均衡

由于嵌入式通信系统在的网络容量不足,导致其在静态时间槽内的容量全部被占用,而动态时间槽容量却才占到一半,这样就形成了分支负载严重不均衡的状态。而出现这样负载不均衡的现象严重情况下会使通信系统阻挡外界新消息的传输,使通信系统的升级收到制约,从而使其在扩展方面遇到困难。究根结底,造成这种问题出现的原因就是嵌入式通信系统在网络结构的设计方面存在问题,没有将负载均衡考虑到设计当中。

3嵌入式通信系统优化设计的具体措施分析

3.1应该注重对嵌入式通信系统在消息缓存结构方面的优化设计

要想有效的扩展嵌入式通信系统的网络容量,可以利用交换机来将之前的设备进行替换,因为交换机的作用是能够将消息有效的传递给所需要此消息的分析,能够支持多个分支上CPU节点消息的同步传输,从而使嵌入式通信系统的网络得到提升,提高其宽速度。当然,要保证嵌入式通信系统的交换机与通信系统整体的总线保持一致,且保证其处于电路交换模式,只有这样才能够使其满足嵌入式通信系统的要求,发挥更大的作用。在对嵌入式通信系统的交换机进行配置时,应使其输入端口以及输出端口的连接方式不相一致,以此来对使消息能够准确的判定出输出的路径,由于此系统中的各个时间槽中都包括相应的报文,所以就需要依据时间槽内报文的不同对交换机的连接方式进行重新配置,将其更换成没有延迟、没有缓冲的嵌入式通信系统的交换机,从而使嵌入式通信系统的交换结构得到合理有效的优化,延展其网络容量,保证系统能够快速有效的运行。

3.2对嵌入式通信系统HSRN负载进行均衡优化设计

为了能够保证嵌入式通信系统在运行过程中的负载均衡,我们可以对其HSRN的不同分支的负载进行均衡化的优化设计,以此来对通信网络进行优化,并利用交换机对通信网络进行分割。这样就能够在不同分支负载均衡性相差较小的条件下,来对嵌入式通信系统网络的可扩展性进行提升。在对负载的均衡性进行设计后,当电子系统中的软件升级时,就会使嵌入式通信系统的数据量发生增多现象,就会使各个分支之间存在较大的扩展量,以便能够更加便捷的实现对系统的升级与扩展。嵌入式通信系统HSRN在结构上进行了突破和优化,利用消息缓存机构来实现系统容量的扩增,以满足系统的需求。主要实现的方式为我们在交换机中设置的缓存队列可以对一些跨分支的消息作用,从而减少约束关系,这样就能够相对的提高嵌入式通信系统消息的准确性和可调度性,自然信息的容纳量也会随之升高,最终实现对网络通信运用效率的提高。

4总结

嵌入式通信系统在我们社会中各个领域的应用都十分广泛,随着时代的不断进步也要求通信系统的进步,所以就需要对自身的性能、功能等多方面进行全面的优化和设计,尽管在应用中存在网络容量小和负载不均衡的问题,但通过对其设备的更换以及对嵌入式通信系统的优化设计,也对两问题进行了处理。

参考文献

[1]陈沐良.嵌入式系统软件能耗分析技术的研究[J].电子技术与软件工程,2015,(14).

[2]姜忠龙.嵌入式系统可信软件栈自动化测试研究[J].计算机与数字工程,2013(02).

作者:王春鸣 单位:中北大学

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