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　　μC/OS—II作為一個源碼公開的嵌入式實時操作系統，可以支持64個任務，同時支持信號量、消息隊列、郵箱等多種常用的進程間通信方式。該操作系統用ANSI C語言書寫，程序可讀性強，移植性好，可裁減，并已在通信、電子、自動化等領域的嵌入式設備中獲得了廣泛的應用，但是它的內核并不支持DVS(Dynamic Voltage Scaling)管理。本文在遵循可移植、可裁減的前提下，對其進行了改進，使其可以支持動態的離散電壓管理，保證μC/OS—II在新要求下的應用，使嵌入式設備的電量能夠得到充分的使用。

　　1 DVS在μC/OS—II上應用的理論基礎

　　1.1 DVS應用的硬件基礎

　　動態電壓調節技術(DVS)是這樣一種技術：在保證系統任務完成的情況下，使處理器運行在盡可能低的電壓上。它的基本思想是，當系統需要完成大量計算任務時，提高處理器的電壓以增加其處理速度;而當系統任務較少或處于空閑狀態時，降低處理器的電壓，這樣既可以保證系統任務的按時完成，同時又可降低處理器的能量消耗。該節能技術的理論依據來自于對處理器功耗的定義：

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　　其中：E為處理器的功耗，V為處理器的電壓，fclk為處理器的頻率，lLcak為漏電流;α和C為常數，分別表示門電路的電能轉換效率和門電路在整個設備中所占的比例;tTask表示系統中任務的個數。根據式(1)可知，通過降低處理器的電壓和頻率，可以減少處理器對電能的消耗。由于在實際應用中，程序能夠直接控制的是處理器的頻率，處理器的電壓會根據處理器頻率的變化自動變化。一般來說，處理器的電壓會隨著頻率的降低而降低，因此，動態電壓技術實際上是對頻率的調整。本文中如不作特別聲明，調整頻率即意味調整電壓。

　　1. 2 DVS應用的軟件基礎

　　由于μC/OS—II是一個基于優先級的搶占式任務調度內核，為了保證低優先級任務能夠得到處理器的執行，本文假定系統中用戶定義的所有任務都遵循如下的結構：

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　　假設系統里有兩個任務：一個任務的執行時間為0.5 s，周期為10 s;另一個任務的執行時間為1 s，周期為5 s。這兩個任務的調度過程如圖l所示，這時系統中存在大量的松弛時間。

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　　如果在程序運行過程中降低處理器的頻率，處理器的運行電壓也會因此變低。當處理器的頻率變化為最高頻率的1/4時，其任務調度過程如圖2所示。

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　　由圖2可以知道，當處理器的頻率變化為正常的1/4時，系統任務仍然可以正常運行。這時，處理器的電壓下降了，根據式(1)，處理器的功耗也降低了。

　　從上面的分析可以看出，正是由于μC/OS—II采用了基于優先級搶占的調度策略，每個任務執行一段時間之后，都會主動放棄CPU的使用，從而使低優先級的任務能夠得到執行。同時，由于任務放棄CPU進行延時操作，任務間會因此而產生松弛時間，而DVS功能就是利用這段松弛時問，降低處理器的執行速度而完成任務的。本文研究的重點就是改進μC/OS—II，使它能夠根據系統中任務運行產生的松弛時間的情況，自動設置處理器的頻率，降低電壓，從而降低處理器的功耗。