嵌入式实时控制系统的软件使能控制的研究与应用

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1、摘要嵌入式实时控制系统无论在系统构造上还是软件设计方法上均与传统控制系统有显著的差别，其中软件设计出现的问题尤为突出。嵌入式实时控制系统的实时控制软件必须满足硬实时约束和容错的性能要求，必须在有限计算机资源的平台上执行和与外部环境交互，且软件构件常常分布在网络连接的各个计算机和设备上；控制软件要解决控制算法和时间约束的问题；其控制系统是基于构件的大系统：其软件不应是专用的，而能够支持第三方应用的，而且应能在不同的平台上混合应用，是开放和异构的。因此迫切需要构建一种软件模型来简化嵌入式实时分布控制系统的开发。软件使能控制(softenabledco

2、ntrol简称SEC)就是基于这样技术背景产生。本课题研究的主要内容是嵌入式实时控制系统的软件设计问题，讨论了嵌入式实时控制系统的软件设计的解决方法——SEC模型设计开发方法。采用SEC模型设计嵌入式实时控制系统软件可以达到所谓的“纵向层面”和“横向层面”的一致。“纵向层面”一致就是控制算法到控制软件的一致，具体来说又包含两层含义：一是控制模型的控制时限和控制功能开发分离，达到模型时限与软件时限一致，模型功能与软件功能一致；二是控制算法设计到软件设计在软件工具层次上一致。“横向层面”一致即无论控制对象目标平台(含硬件平台和操作系统平台)如何，控制

3、对象网络结构如何，在软件设计上将达到一致。本文从阐述一般嵌入式实时系统原理开始，介绍了嵌入式实时系统的特征、实时任务管理、实时任务调度策略和实时任务通信。然后介绍了嵌入式实时操作系统的特点和发展、课题应用的嵌入实时操作系统WindowsCE．NET及几种主流嵌入式实时操作系统的实时性能对比。阐述了SEC模型原理，并对一个具体应用SEC模型——Gio位。模型原理进行了详细阐述，对该模型的工作原理、开发工具和开发方法进行了介绍。最后用实例的方法说明了使用SEC模型对嵌入式实时控制系统的设计和实现过程。关键词：SEC，嵌入，实时，软件模型，Giotto

4、Title：SoftEnabledControl’sResearchandApplicationofEmbeddedReal—timeControlSystemMajorlControlTheoryandControlEngineeringName：WANGJian·pingSupervisor：ProfZHANGYun-shangAbstractEmbeddedreal-timecontrolsystem(ERCS)isobviousdifferentfromthetraditionalcontrolsystemsonsystemconstru

5、ctionandsoftwaredesign．Thereal-timecontrolsoftware(RCS)一ofERCSmustbesatisfiedwithhardreal—timerestrictionandfaulttoleranceItmustexecuteontheplatformwithlimitedcomputingresourceandprocessinteractionswiththephysicalenvironment．Thecomponentsofitarealwaysdistributingondifferentco

6、mputersandequipmentsofnetwork．Itshouldsolvecontrolalgorithmandtimerestrictions，Becausethecontrolsystemisahugesystembased0ncomponents，thesoftwaremustbeopenandheterogeneous，soitisnotaspecialsoft，anditcansupportthethirdpartyimplicationtobeusedondifferentplatforms．Consequently,it

7、isimpendencytoconstructasoftwaremode／tosimplifythedevelopmentofERCSSoftenabledcontrol(SEC)iscomingintobeingonthistechniquebackground．ThemaincontentofthistaskisthesoftwaredesignproblemofRECS．ItdiscussestheresolveofERCS--developmentmethodofSECmodel．Wecallmakeso-called‘verticall

8、ay’accordand‘horizontallay’accord．usingSECmodeltodesignERCS‘vertical