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嵌入式通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探索論文
摘要：此篇文章首先對嵌入式系統(tǒng)進行了整體的闡述，并對其在設(shè)計中存在的問題進行了分析，對其系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提出了相關(guān)的建議，以便能夠進一步促進嵌入式通信系統(tǒng)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：嵌入式；通信系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；問題建議
1嵌入式通信系統(tǒng)的特征、工作及調(diào)度原理分析
1.1特征分析
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，時代的不斷進步，也使得人們對通信系統(tǒng)的要求越來越高，因此作為通信系統(tǒng)的制造商就要不斷發(fā)展和完善其功能、性能以及實用性，以此來提升自身的競爭力。而嵌入式通信系統(tǒng)就很好的符合了功能、性能以及實用性的要求，其在應(yīng)用時一定要在特定的場景下，并滿足特殊的應(yīng)用目的，相比較其他系統(tǒng)的特征來說，一是能夠與時間的限制性相適應(yīng)，且在任務(wù)執(zhí)行時具有時限屬性，并需要在一定時間內(nèi)將其完成；二是具備良好的可靠性，尤其是將其應(yīng)用在航空器以及汽車等控制系統(tǒng)中，其運行的可靠性直接回影響到人們的生命財產(chǎn)以及國防的安全；三是通信系統(tǒng)還具備復(fù)雜性，主要體現(xiàn)在約束的時間和資源方面，約束時間也就是在通信系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時都要與其約束的時間相符合，約束資源也就是在面對多個資源時要依照資源的前后控制協(xié)議來執(zhí)行，以免出現(xiàn)鎖死，阻礙任務(wù)進行的現(xiàn)象。四是具有任務(wù)多類型多的特征。在對任務(wù)處理時要辨別任務(wù)的類型，主要包括：偶發(fā)式任務(wù)、周期式、非周期式以及非實時式任務(wù)等。
1.2工作原理分析
在嵌入式通信系統(tǒng)正常運行的過程中，需要在不同任務(wù)間通信時就需要利用到寫、讀以及共享變量的方式來完成。因此，只有確保共享變量不受到影響，使其一直處于一致性狀態(tài)，才可以更好的保障通信系統(tǒng)的安全正常運行。在保證共享變量的一致性方面一般會利用原子鎖進行控制，也就是訪問時將其鎖定，之后在解鎖，若鎖定或解鎖失敗，就會導(dǎo)致系統(tǒng)無法訪問變量，同時也會導(dǎo)致任務(wù)不能依照原定計劃進行和完成。因此通信系統(tǒng)一定要協(xié)調(diào)好訪問變量與任務(wù)落實之間的關(guān)系。
1.3調(diào)度原理的分析
為能夠保證通信系統(tǒng)資源能夠被精準的調(diào)度，且與特定要求相適應(yīng)，在對其系統(tǒng)進行設(shè)計前一定要注重對其目標任務(wù)的可調(diào)度行進行分析，并使之與調(diào)度理論相符合，然后在對調(diào)度方案進行確定。在對其執(zhí)行任務(wù)進行調(diào)度時，其技術(shù)可以利用可調(diào)度性分析和調(diào)度策略來進行，并依據(jù)調(diào)度技術(shù)中的機制與策略來對嵌入式通信系統(tǒng)的可調(diào)度性進行判斷。對于嵌入式通信系統(tǒng)來說，在對其應(yīng)用時一定要在特定的環(huán)境中進行，也就是要求通信系統(tǒng)設(shè)備一定要具備集成化高、設(shè)備小型化的特點，并且能夠與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，有較強的移動性能。而且對于嵌入式要求也要保證其嵌入式CPU體積小、功率和能耗低的特點，以便可以將通用CPU中由板卡完成的目標任務(wù)集成在芯片內(nèi)部。當然，只有保證嵌入式通信系統(tǒng)軟硬件效率，出去冗余的情況下，才能夠更好的保證其性能最大化�？梢哉f嵌入式通信系統(tǒng)就是將研發(fā)、資金、技術(shù)以及創(chuàng)新知識為一體的集成化系統(tǒng)。
2嵌入式通信系統(tǒng)運行中存在的不足
2.1網(wǎng)絡(luò)容量較小，內(nèi)存不足
一般情況下，嵌入式通信系統(tǒng)主要有8個消息和4個ECU，且通信周期長度為1，各個消息之間的周期也為1，所以在通信系統(tǒng)的周期中都存在8個時間槽，目的就是協(xié)調(diào)消息的周期。而且當節(jié)點由嵌入式通信系統(tǒng)的總線進行連接，在不同ECU節(jié)點信號正常通訊的條件下，消息就會在總線上進行調(diào)度，有次可以分析到當消息全部發(fā)出后，就會使嵌入式通信系統(tǒng)上的時間槽全部被占滿，使系統(tǒng)資源達到飽和，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)容量內(nèi)存欠缺，不能及時的對其他信息進行解決。
2.2對于分支負載的支配不夠均衡
由于嵌入式通信系統(tǒng)在的網(wǎng)絡(luò)容量不足，導(dǎo)致其在靜態(tài)時間槽內(nèi)的容量全部被占用，而動態(tài)時間槽容量卻才占到一半，這樣就形成了分支負載嚴重不均衡的狀態(tài)。而出現(xiàn)這樣負載不均衡的現(xiàn)象嚴重情況下會使通信系統(tǒng)阻擋外界新消息的傳輸，使通信系統(tǒng)的升級收到制約，從而使其在擴展方面遇到困難。究根結(jié)底，造成這種問題出現(xiàn)的原因就是嵌入式通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面存在問題，沒有將負載均衡考慮到設(shè)計當中。
3嵌入式通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的具體措施分析
3.1應(yīng)該注重對嵌入式通信系統(tǒng)在消息緩存結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計
要想有效的擴展嵌入式通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量，可以利用交換機來將之前的設(shè)備進行替換，因為交換機的作用是能夠?qū)⑾⒂行У膫鬟f給所需要此消息的分析，能夠支持多個分支上CPU節(jié)點消息的同步傳輸，從而使嵌入式通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)得到提升，提高其寬速度。當然，要保證嵌入式通信系統(tǒng)的交換機與通信系統(tǒng)整體的總線保持一致，且保證其處于電路交換模式，只有這樣才能夠使其滿足嵌入式通信系統(tǒng)的要求，發(fā)揮更大的作用。在對嵌入式通信系統(tǒng)的交換機進行配置時，應(yīng)使其輸入端口以及輸出端口的連接方式不相一致，以此來對使消息能夠準確的判定出輸出的路徑，由于此系統(tǒng)中的各個時間槽中都包括相應(yīng)的報文，所以就需要依據(jù)時間槽內(nèi)報文的不同對交換機的連接方式進行重新配置，將其更換成沒有延遲、沒有緩沖的嵌入式通信系統(tǒng)的交換機，從而使嵌入式通信系統(tǒng)的交換結(jié)構(gòu)得到合理有效的優(yōu)化，延展其網(wǎng)絡(luò)容量，保證系統(tǒng)能夠快速有效的運行。
3.2對嵌入式通信系統(tǒng)HSRN負載進行均衡優(yōu)化設(shè)計
為了能夠保證嵌入式通信系統(tǒng)在運行過程中的負載均衡，我們可以對其HSRN的不同分支的負載進行均衡化的優(yōu)化設(shè)計，以此來對通信網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，并利用交換機對通信網(wǎng)絡(luò)進行分割。這樣就能夠在不同分支負載均衡性相差較小的條件下，來對嵌入式通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可擴展性進行提升。在對負載的均衡性進行設(shè)計后，當電子系統(tǒng)中的軟件升級時，就會使嵌入式通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量發(fā)生增多現(xiàn)象，就會使各個分支之間存在較大的擴展量，以便能夠更加便捷的實現(xiàn)對系統(tǒng)的升級與擴展。嵌入式通信系統(tǒng)HSRN在結(jié)構(gòu)上進行了突破和優(yōu)化，利用消息緩存機構(gòu)來實現(xiàn)系統(tǒng)容量的擴增，以滿足系統(tǒng)的需求。主要實現(xiàn)的方式為我們在交換機中設(shè)置的緩存隊列可以對一些跨分支的消息作用，從而減少約束關(guān)系，這樣就能夠相對的提高嵌入式通信系統(tǒng)消息的準確性和可調(diào)度性，自然信息的容納量也會隨之升高，最終實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)通信運用效率的提高。
4總結(jié)
嵌入式通信系統(tǒng)在我們社會中各個領(lǐng)域的應(yīng)用都十分廣泛，隨著時代的不斷進步也要求通信系統(tǒng)的進步，所以就需要對自身的性能、功能等多方面進行全面的優(yōu)化和設(shè)計，盡管在應(yīng)用中存在網(wǎng)絡(luò)容量小和負載不均衡的問題，但通過對其設(shè)備的更換以及對嵌入式通信系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，也對兩問題進行了處理。
參考文獻
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