前言

在 MCU 裸機開發(fā)中，采用分時片的方式進行多任務處理是一種常見的技術。然而，長耗時任務可能會影響系統(tǒng)的響應性和性能，因此需要采取一系列優(yōu)化策略來處理這些情況。本文將介紹針對長耗時任務的幾種常見優(yōu)化策略，并著重探討任務分割的思路與方法。

優(yōu)化策略

以下是針對長耗時任務的幾種常見優(yōu)化策略：

1. 任務分割和優(yōu)先級設置

將長耗時任務分割成多個較小的子任務，每個子任務只在每個時間片內(nèi)執(zhí)行一部分。同時，通過設置任務的優(yōu)先級，確保高優(yōu)先級任務能夠在適當時刻得到執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)的響應性。

1. 時間片調(diào)整

對于特別耗時的任務，可以將它們的時間片調(diào)整為更大，以確保它們能夠在較長的時間段內(nèi)得到充分的執(zhí)行時間。這樣可以減少任務切換的開銷，提高長耗時任務的效率；同時也有更多的時間執(zhí)行其他任務，保證其他任務能夠及時被調(diào)度。

1. 使用中斷處理

對于一些需要高實時性的任務，可以考慮使用中斷處理。將長耗時任務分為多個階段，在每個時間片內(nèi)執(zhí)行一個階段，當中斷觸發(fā)時，可以切換到中斷處理程序，然后再回到任務繼續(xù)執(zhí)行。這樣可以在不中斷其他任務的情況下，保證某些任務得到及時處理。

1. 任務延時和休眠

對于一些不需要即時執(zhí)行的任務，可以在任務中添加適當?shù)难訒r或休眠。這樣可以讓其他高優(yōu)先級任務有更多的執(zhí)行時間，同時降低長耗時任務對系統(tǒng)的影響。

1. 優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)結構

針對特定的長耗時任務，可以優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)結構，以減少計算量和內(nèi)存使用。這可以顯著提高任務的執(zhí)行效率。

1. 任務優(yōu)先級監(jiān)控和動態(tài)調(diào)整

實時監(jiān)控系統(tǒng)中各個任務的執(zhí)行狀態(tài)和響應時間，根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整任務的優(yōu)先級和時間片大小，以適應不同的工作負載。

示例

任務分割的思路與方法

任務分割是優(yōu)化長耗時任務的關鍵策略之一。它的核心思想是將長耗時任務切分成多個較小的子任務，每個子任務在一個時間片內(nèi)執(zhí)行一部分工作。以下是任務分割的大致步驟：

1. 任務分析：首先，對長耗時任務進行詳細分析，確定任務的執(zhí)行流程、涉及的計算和操作，以及可能的耗時瓶頸點。

2. 子任務劃分：將任務劃分為多個子任務，每個子任務代表一個可以在一個時間片內(nèi)完成的工作單元。確保劃分后的子任務是相對獨立的，不會導致數(shù)據(jù)依賴性問題。

3. 優(yōu)先級設置：為每個子任務設置適當?shù)膬?yōu)先級，確保高優(yōu)先級任務在必要時能夠及時執(zhí)行。通常，長耗時任務的子任務應該具有相對較高的優(yōu)先級。

4. 時間片分配：根據(jù)子任務的數(shù)量和優(yōu)先級，合理分配時間片。對于長耗時任務的子任務，可以將其時間片設置為較大值，以確保每個子任務能夠得到充分的執(zhí)行時間。

5. 任務執(zhí)行與切換：在每個時間片內(nèi)，依次執(zhí)行每個子任務的一部分工作。在任務切換時，確保上下文的正確保存和恢復，以保證任務的連續(xù)性。

6. 中斷處理：如果長耗時任務需要高實時性，可以在適當?shù)牡胤揭胫袛嗵幚?，以在必要時切換到中斷處理程序，然后返回繼續(xù)執(zhí)行子任務。

通過任務分割，長耗時任務可以被有效地分解成可管理的部分，從而提高系統(tǒng)的響應性和效率。然而，需要注意的是，任務分割過程需要綜合考慮任務之間的依賴關系、優(yōu)先級設置以及任務切換的開銷，以達到最佳的優(yōu)化效果。

如何實現(xiàn)？

在優(yōu)化初期，可以結合狀態(tài)機的思想完成任務的拆分和切換，比如10毫秒的任務，而一個執(zhí)行時長需要5毫秒的任務，在運行周期10毫秒無法調(diào)整的情況下，而任務可細分時，可以分成多個子狀態(tài)（子任務）執(zhí)行，如5個狀態(tài)（子任務），那么該任務周期為2毫秒，所有子狀態(tài)（子任務）運行時間依然是10毫秒（理想狀態(tài)下）。

當然，這種優(yōu)化需要保證大部分的子狀態(tài)（子任務）執(zhí)行時長不要超過時間片，如果不能保證，那么繼續(xù)細分多個子狀態(tài)（子任務），直到無法繼續(xù)細分為止（比如IIC/SPI發(fā)送數(shù)據(jù)等場景）。

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 ....
} // 改為 void Task_2ms(void) { static uint8_t s_state = 0; switch(s_state)
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 ....
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