基于多线程MVC模式的航电仿真系统软件设计

为了构建航电仿真系统,提出了一种基于多线程MVC(modal view controller)模式的航电仿真系统软件的设计与实现。软件架构采用多线程MVC模式,在保证系统实时性和数据的可靠性的同时,简化了软件设计的复杂度。对于多线程间的数据同步问题,采用由内存映射技术设计的共享变量池,为系统仿真模块、数据监控模块与参数设置模块之间的大量数据交互提供了可靠的解决方案。测试实验结果证实了该航电仿真系统软件的实时性与可靠性。     

基于EtherCAT的工业机器人控制器设计

针对控制器系统在开放性和实时性等方面存在的不足,设计一种利用EtherCAT协议进行通信的工业机器人控制系统体系结构。为使系统具有更高的可靠性和实时性,利用嵌入式微处理器ARM作为硬件核心,在μC/OS-II的基础上采用组件式分层结构设计软件架构,以提高可重用性。实验结果证明,该控制器系统实时性强,且便于扩展。     

一款新型烟草称重读卡定级器的设计与实现

长期以来烟草称重定级系统自动化程度不高引起了广泛关注,因此设计了一款新型的烟草称重读卡定级器来解决这一问题。该烟草称重读卡定级器采用ARM最新一代Cortex-M3内核的STM32F103VC作为主控制器,并将嵌入式实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ引入系统软件设计部分。该设计极大地提高了烟草定级系统的自动化程度,同时又增强了系统的实时性与可靠性。目前,该烟草称重读卡定级器已成功应用于某烟草定级系统中。     

C语言嵌入式系统编程软件设计架构研究

近年来,C语言编程在嵌入式系统越来越受到广大技术人员的青睐.介绍了C语言系统软件的编程思路,阐述了嵌入式系统编程软件架构的基本知识,包括模块划分、分层架构、中断服务程序编写、系统软件设计要领等,并给出了在编写嵌入式系统C语言时基本架构所包含的主要内容.     

POY8086实时多任务过程控制系统软件

POY8086实时多任务过程控制系统软件,是为研制POY计算机过程控制系统,在自制的8086十六位过程控制机上开发的,支持多任务并发实时运行的软件系统。实时性和可靠性是工业用微计算机控制系统软件最重要的性能指标,同时使程序易于开发、可读、扩充方便也是至关重要的,该软件系统采用模块化层次结构设计方法,健立了三级程序模块,由“顶”至“底”分展调用。因此系统软件结构清晰,较好地实现了易管理性。系统软件除采用模块方法化,还成功地运用了“组态”的概念。它可根据用户需要方便灵活地构成     

基于VxWorks的多任务程序设计

VxWorks是一种嵌入式实时多任务操作系统,以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在航天、航空、通信等领域中。随着嵌入式系统功能的不断复杂和性能需求的不断提高,多任务程序的合理设计对嵌入式系统软件的稳定、可靠运行起着重要的作用。文中对VxWorks下的多任务调度机制进行分析,然后介绍多任务程序设计过程中任务优先级的设置、多任务间通信、中断处理等关键要点,结合FC通信的应用实例给出多任务程序设计的步骤和方法,在实际应用中验证了设计的合理性和可靠性,为基于VxWorks的多任务程序设计提供一定的参考。     

嵌入式实时控制系统软件可靠性建模与应用

嵌入式实时控制系统(ERCS)广泛应用于各种控制系统中,其软件不同于普通软件,除满足实时性要求外,可靠性也是相当重要的。首先对嵌入式实时控制系统软件进行形式化抽象定义,然后对不可再分的软件模块进行可靠性建模,并应用Copula函数对软件系统进行建模,最后应用建立的模型,对具体的系统进行了软件可靠性计算。通过实例计算可知,用Copula函数建立的嵌入式实时控制系统软件可靠性模型,考虑了软件各个模块的相依性,进而得到嵌入式实时控制系统软件模块相依的可靠度较各模块独立时有所提高。     

基于嵌入式操作系统μc/os-II实现焊缝轨迹智能跟踪系统

传统嵌入式系统软件设计中广泛采用单任务顺序机制,它常带来的重要问题是系统安全性差,这将导致系统频繁复位以致无法达到设计目标。为此本系统在软件设计中引入嵌入式操作系统μc/os-II并设计监视任务实时监视系统运行,使该问题得到了较好的解决。     

基于嵌入式操作系统μc/os-Ⅱ实现焊缝轨迹智能跟踪系统

传统嵌入式系统软件设计中广泛采用单任务顺序机制,它常带来的重要问题是系统安全性差,这将导致系统频繁复位以致无法达到设计目标.为此本系统在软件设计中引入嵌入式操作系统μc/os-Ⅱ并设计监视任务实时监视系统运行,使该问题得到了较好的解决.     

无人机嵌入式飞行控制系统软件设计方法

目前,小型无人机飞行控制多采用前后台系统实现;针对前后台系统功能简单,实时性差等缺点,在μC/OS-- Ⅱ操作系统下,对以ARM处理器为核心的嵌入式小型无人机飞行控制系统软件进行了完整设计;首先阐述了系统的基本原理并引入实时内核,接着对系统任务进行了划分,并对任务的调度管理和通信机制给出了详细设计和分析,最后通过地面测试和试飞实验对所设计的系统软件进行了验证;结果表明,该系统软件符合飞控系统设计要求.     

一种嵌入式实时系统软件的形式化开发方法

领域特征突出的嵌入式实时系统软件开发,既需要严格地保证可靠性又要充分反映实时和交互行为特征,针对这种需要,该文提出了一种从需求分析到体系结构建模直至使用组件技术实现软件的形式化开发方法。文章在介绍了目前的各软件工程领域以及各软件开发阶段中的形式化模型和工具的现状和特点后,引入需求分析的模型和体系结构建模的描述语言,分析其长处和不足,最后对该方法与移动组件结合的前景进行了展望。     

VERTAF: an application framework for the design and verification of embedded real-time software

The growing complexity of embedded real-time software requirements calls for the design of reusable software components, the synthesis and generation of software code, and the automatic guarantee of nonfunctional properties such as performance, time constraints, reliability, and security. Available application frameworks targeted at the automatic design of embedded real-time software are poor in integrating functional and nonfunctional requirements. To bridge this gap, we reveal the design flow and the internal architecture of a newly proposed framework called verifiable embedded real-time application framework (VERTAF), which integrates software component-based reuse, formal synthesis, and formal verification. A formal UML-based embedded real-time object model is proposed for component reuse. Formal synthesis employs quasistatic and quasidynamic scheduling with automatic generation of multilayer portable efficient code. Formal verification integrates a model checker kernel from SGM, by adapting it for embedded software. The proposed architecture for VERTAF is component-based and allows plug-and-play for the scheduler and the verifier. Using VERTAF to develop application examples significantly reduced design effort and illustrated how high-level reuse of software components combined with automatic synthesis and verification can increase design productivity.     

软硬件综合AADL可靠性建模及分析方法

目前嵌入式系统广泛应用于航空电子、远程医疗、汽车电子等具有高可靠性要求的系统中。随着嵌入式系统的复杂度越来越高,为了保障系统的高可靠性需求,需要在系统开发的早期设计阶段对系统的可靠性进行分析评估,以提高系统的开发效率。嵌入式系统中软件、硬件功能的失效都会对系统可靠性产生影响,而AADL的可靠性模型缺乏对硬件构件错误的影响及传播机制进行刻画分析的能力。本文综合考虑软、硬件错误发生失效后对系统可靠性的影响,提出了一种面向系统架构级别的软硬件综合可靠性分析方法。该方法基于电子电路设计中事务级建模方法,扩展了AADL事务级错误模型的语法和语义,来支持AADL对硬件构件错误传播的硬件功能行为建模,在此基础上,利用AADL模型实例化机制实现对嵌入式系统可靠性建模,刻画了错误行为在硬件构件之间、软硬件构件之间的传播与影响。同时,定义了AADL硬件构件事务级错误模型到广义随机Petri网模型的映射规则,实现了系统软、硬件综合的可靠性行为仿真计算模型组合,支持嵌入式系统的软硬件综合可靠性分析。论文开发了软硬件综合可靠性建模与分析工具原型,并以某型飞机空气增压系统为例,在航空电子系统架构设计中进行尝试,验证了该方法在复杂嵌入式系统设计中进行软硬件综合可靠性分析的可行性与优越性。     

电梯远程监控系统设计

介绍了一种基于GPRS/GSM的网络化电梯远程监测系统,重点讨论了其中嵌入式监控终端硬件和软件的设计与实现。该嵌入式监控终端基于32位高性能嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统,可通过以太网口或嵌入式Modem基于TCP/IP协议进行网络通信,具有高可靠性、高实时性和运行费用低的特点。     

基于Bootloader的可靠嵌入式软件远程更新机制

嵌入式软件的远程自动更新技术能够显著的降低嵌入式系统的维护成本,而更新过程的可靠性直接影响着远程更新的质量.本文针对基于bootloader的嵌入式系统,提出了一种高可靠的嵌入式软件远程自动更新机制,并以采用ARM微处理器、嵌入式Linux操作系统和无线网络接口的嵌入式平台为例给出了更新机制的软硬件实现方案.最后在实际系统中对更新机制的性能进行了测试.测试结果表明,本更新机制具有良好的抗干扰能力,能有效地提高嵌入式软件远程更新的可靠性.     

SPARC平台模拟器源码级调试系统的研究与实现

软件模拟器采用软件思想模拟真实硬件工作情况,作为嵌入式系统研究的基础研发工具,被广泛应用于体系结构设计调优、软硬件协同设计领域。研究提出一种在SPARC指令集模拟器平台上实现源码级调试系统的方法,一方面该方法使用SPARC交叉调试器对运行于SPARC指令集模拟器上的应用程序进行源码级调试,有效避免了单独实现源码级调试器所带来的调试信息解析困难、可靠性难以验证的弊端;另一方面提出了在集成开发环境下源码级调试系统的高效集成机制,有效解决了进程间切换延时开销大、界面僵死等问题,为SPARC平台嵌入式系统开发人员提供了一种支持图形化界面的高可靠性源码级调试系统。通过具体实现分析,对整个调试系统进行了性能评估。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

多核处理器架构下面向监控的软件运行时验证方法研究

面向监控的软件运行时验证(Monitor-oriented Runtime Verification:MRV)方法可以有效的提高系统可靠性,但是在传统基于单核处理器架构的嵌入式系统中采用MRV方法会给目标系统性能造成较大的影响.本文对基于多核处理器架构的MRV方法进行了初步研究,分析并设计了在线验证、离线验证以及单监视器设计与多监视器设计等多种模式的MRV方法,给出了相应的MRV实现方案,并在几个开源项目中进行了MRV实例应用.实验数据分析表明,在不同模式下,基于多核处理器架构的MRV方法能够从不同程度上有效提高系统运行时验证的性能.本文工作为进一步设计有效的多核架构下MRV方法提供了基础.     

基于嵌入式处理器和DSP的生物芯片扫描分析系统

以嵌入式处理器和嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统已经得到了广泛的应用，但是它不能很好地进行实时的数据处理，而DSP处理器却很适合这样的实时处理。所以基于嵌入式处理器和DSP协同工作的系统设计成为了嵌入式系统的发展方向之一。文中提出并研究设计了一种生物芯片扫描分析仪。该系统以高性能嵌入式处理器和DSP处理器的协同工作为核心，并兼有自动数据分析算法，实现了无需手工干预的生物芯片扫描和分析的一体化，具有高可靠性、高实时性、小型化和低功耗的特点。文中详细论述了系统整体结构以及软硬件部分的实现。     

测控数据实时监测软件设计方法研究

测控数据实时监测软件是测控系统中的关键分系统之一,承担着大量测控信息的实时监视任务,由于其监测的数据具有信息量大、发送频率高、种类多样等特点,如何提升软件的性能和效率,成为了测控软件领域的一项重要课题;为实现该软件信息监测功能实时、全面、可靠,从软硬件平台、软件架构和算法设计等方面开展研究;采用多线程设计实现大量并行数据的接收,利用面向对象程序设计方法使数据处理层和展现层分离,对有曲线显示需求的数据存储方法进行了算法优化,从而实现软件的全面效能提升设计;设计的软件经实际环境测试,设计方法能够有效提升软件的效能,保证了测控数据监测功能的实时性和可靠性,增强了测控数据实时监测软件的数据承载能力;同时该方法设计的软件具有较好的可扩展性和可维护性。