基于儀表系統的嵌入式控制器的開(kāi)發(fā)研究

　　我們把嵌入式控制器系統分為3個(gè)抽象層次:體系結構平臺（ARC platform），應用程序編程接口平臺（API platform），定制的應用程序平臺（ASP）。ARC平臺包含了微處理器存儲系統，接口電路，I/O通道及芯片之間的內部連接。微處理器系統由S3C2410微處理器、FLASH, SDRAM, CS8900A網(wǎng)絡(luò )控制芯片等一族“微架構”組成。API平臺包括RTOS實(shí)時(shí)操作系統，嵌入式Web服務(wù)器，設備驅動(dòng)程序等。API平臺是軟件抽象層，把ARC平臺的實(shí)現細節進(jìn)行封裝。API平臺提供接口服務(wù)，并對這些接口按類(lèi)別進(jìn)行分組。比如用戶(hù)需要知道RTOS是否提供占先式任務(wù)調度接口，嵌入式Web服務(wù)器提供的HTTP, TCP/IP接口。ASP平臺提供用戶(hù)的直接操作界面和專(zhuān)門(mén)的應用服務(wù)，如讓用戶(hù)通過(guò)瀏覽器查看和設定智能儀表的控制參數。

　　圖3 平臺的劃分

　　在每個(gè)平臺都有相應的服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求。在A(yíng)RC平臺對功耗、存儲量、處理速度、通訊能力等都有要求。S3C2410, CS8900A等芯片可以很好的滿(mǎn)足這些要求。在A(yíng)PI平臺對運行任務(wù)的個(gè)數，任務(wù)切換時(shí)間等也有要求，嵌入式Web服務(wù)器和嵌入式Linux能滿(mǎn)足這些要求。在A(yíng)SP平臺要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的參數查看和參數設定。采用Java Applet能很好的做到這些。

　　對嵌入式控制器系統進(jìn)行平臺的劃分，并且對各個(gè)平臺提出相應的服務(wù)質(zhì)量參使我們在設計的初始階段對整個(gè)設計有全局的觀(guān)念，由于各個(gè)平臺之間相對獨對以后出現的新的設計要求和設計修改具有很好的適應能力。

　　5 基于UML-RT的嵌入式控制器設計

　　在對嵌入式控制器劃分平臺后，我們可以用UML-RT的符號體系對嵌入式控制器系統進(jìn)行建模。我們把建模的過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段是考慮系統的對外接口。第二階段是考慮系統內部的平臺建模。

　　在第一階段，嵌入式控制器的建模見(jiàn)圖4。根據前面用例圖的需求分析，得出系統需要與環(huán)境交互的端口有兩個(gè):一個(gè)是與控制對象即智能儀表進(jìn)行通訊。一個(gè)是和用戶(hù)進(jìn)行交互。為了支持和用戶(hù)交互以及控制對象通訊，我們定義了兩個(gè)容器（capsule）u :User InteRFace和t : Transfer Data。容器p :Process Data則是用來(lái)處理數據。容器可以包含相關(guān)的軟件和硬件結構，數據傳送可通過(guò)并口和串口進(jìn)行，這種傳送和處理器藕合的很緊，我們用UML-RT的擴展符號表示。同樣，《SW p1》表示在處理器P1上執行的處理與控制對象通訊的程序。我們用這種方式還可以對u :User Interface和p :Process Data進(jìn)行細化。

　　圖4 嵌入式控制器的第一階段表示

　　在第一階段的基礎之上，我們結合前面對平臺的劃分，進(jìn)行平臺建模。系統的ARC平臺的建模如圖5所示。

　　圖5 ARC平臺下的UML-RT建模

　　圖5表示了ARC平臺的基本組件和它們的拓撲圖結構，利用這個(gè)圖可以進(jìn)一步的進(jìn)行對象建模。這個(gè)模型提供了一個(gè)框架，并可以方便的增加，移動(dòng)，替代，修改框架內的元素。UML-RT的端口可以有效的表示模型元素之間的接口。

　　API平臺處于A(yíng)RC平臺和ASP平臺之間，包括RTOS嵌入式Web服務(wù)器，設備驅動(dòng)程序等。從UML-RT角度看，API平臺是ARC容器與ASP容器之間的通訊管道。在這里ARC容器和ASP容器直接通過(guò)連接器相連。

　　ARC Proxy從ASP容器的端口中接收調用信息，然后把這個(gè)信息通過(guò)RTOS API送到合適的設備驅動(dòng)程序，讓設備驅動(dòng)程序去和ARC平臺通訊。異步或同步的通訊可以通過(guò)這個(gè)方式進(jìn)行。驅動(dòng)程序和RTOS是緊密相關(guān)的。ASP平臺的建模同樣可以通過(guò)類(lèi)似的方式表現。

　　綜上所述，結合UML-RT和Platform進(jìn)行嵌入式控制器的設計，我們看到它們能夠很好的對嵌入式軟硬件進(jìn)行抽象，提供良好的文檔資料?；赨ML-RT和Platform設計的系統架構，對設計過(guò)程出現的新的設計要求和設計修改具有很好的適應能力，設計者可以及早的發(fā)現并更正錯誤。