[发明专利]一种面向能量收集系统的嵌入式操作系统任务调度方法

摘要

本发明涉及一种面向能量收集系统的嵌入式操作系统任务调度方法，在保证任务实时性的同时，通过设定电池最大能量阈值和最小能量阈值，对任务进行分组调度。本发明具有的有益效果有以下两点（1）在任务调度过程中考虑了任务能耗和电池的能量约束，可避免由于电池能量不足造成的任务执行中断。（2）结合任务能耗和电池能量约束，采用分组调度策略，减少了在任务负载较高时，电池浅充浅放模式的使用次数，从而提高了电池的能量转移总量和能量使用效率。

主权项

一种面向能量收集系统的嵌入式操作系统任务调度方法，其特征在于：1、能量收集系统定义：能量收集系统为P＝(∑,B)，其中：∑＝{τ1,…,τn}表示n个独立实时任务集合，B表示电池；实时任务τi是一个五元组τi＝(Ci,Di,Ti,Pi,ei)，其中：Ci表示任务执行时间，Di表示任务截止时间，Ti表示任务周期，Pi表示任务固定优先级，ei表示任务单位时间能量消耗速率；电池为一个二元组B(Emax,ebat)，其中：Emax是电池最大容量，ebat是充电速率；2、分组调度策略：分组调度策略基于固定优先级，就绪队列任务按照优先级由高到低排序，依据分组条件，从任务就绪队列中选取一组任务连续运行；在满足任务截止时间约束的前提下，组任务在执行之前利用空闲时间为电池补充电能；当电池能量满足组任务运行需求，组任务开始执行；组内任务连续执行；当该组任务执行完毕，从就绪队列中选取下一组任务，如果就绪队列为空，而且，电池容量小于Emax，则为电池充电；分组调度策略的分组条件的判定，分组需要同时满足两个条件：(1)组内任务消耗总能量Eneed不能大于电池最大可用容量Emn(Emn＝Emax‑Emin)；(2)组内任务最小截止时间减去组内任务执行时间的总和tidle大于电池充电所需时间tch；分组条件为公式(1)；Eneed计算方法如公式(2)，电池充电所需时间tch计算方法如公式(3)，组任务最小空闲时间tidle计算方法如公式(4)：具体步骤如下：任务分组流程为：首先，n个独立实时任务集∑＝{τ1,…,τn}按照优先级高低进行了排序，电池在t时刻剩余电量为E(t)，依次读入任务τ1，τ2，…，直到τi不满足公式(1)，此时，任务分组为{τ1,…,τi‑1}；在执行此组任务之前，电池需要充电时间为tch，如公式(2)所示；当电池充电tch个单位时间，立刻执行组内任务；当这组任务执行完毕后，对剩余任务按照此方法继续分组执行；基于能耗的固定优先级抢占调度：当有新任务τj进入就绪任务队列，要抢占当前正在执行的组内任务τi，需要满足条件Pj大于Pi，并且τj所需能量小于τi执行所需的能量，即ej×Cj<ei×Ci，才可以抢占当前任务，一旦确定需要进行抢占，任务需要进行重新分组。