VI. Triển khai hệ thống
TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC μC/OS VÀ PHÁT TRIỂN MỘT SỐ ỨNG DỤNG
MỘT SỐ ỨNG DỤNG Trần Minh Thuấn MSV: 0320306 Email: minhthuanit@gmail.com Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Bình 1. Giới thiệu
Khái niệm lập trình nhúng trên các thiết bị hiện còn là khái niệm mới lạ với sinh viên và các nhà phát triển trong nước. Việc tạo dựng phần mềm nhúng thường phải tuân theo những đặc tả tốn học chặt chẽ và quy trình địi hỏi phải có hiểu biết phần cứng tốt. Chính vì thế, người phát triển khơng biết nên phải bắt đầu từ đâu trong quá trình phát triển.
Luận văn trình bày cách tiếp cận (phân tích, thiết kế và triển khai) một số ứng dụng nhúng sử dụng hệ điều hành thời gian thực μC/OS. Đây là một hệ điều hành rất nhỏ nhưng hiện đã được áp dụng vào rất nhiều dự án lớn, có yêu cầu thời gian thực cứng (như các hệ thống hàng không, y tế) . Đồng thời luận văn cũng kết hợp giữa kiến trúc phần mềm nhúng sử dụng hệ đìều hành thời gian thực với cách tiếp cận hướng đối tượng trực quan với ngôn ngữ đặc tả trực quan UML-Real time (mở rộng của ngôn ngữ UML cho thời gian thực).
2. Tổng quan về các hệ thống nhúng
Phần này có thể quá quen thuộc với những ai tìm hiểu về hệ thống nhúng. Tuy nhiên, điều mà luận văn muốn giới thiệu ở đây là khả năng tiếp cận phần mềm nhúng với những kiến thức nền tảng cơ bản. Chúng ta không chỉ định nghĩa phần mềm nhúng là thế nào, mà còn phải tìm hiểu các cấu tạo và ngun lí của nó. Điều này là rất cần thiết.
3. Hệ điều hành thời gian thực μC/OS
Luận văn đi vào phân tích kiến trúc của hệ điều hành thời gian thực μC/OS. Các dịch vụ thời gian thực của μC/OS được phân tích với khía cạnh đáp ứng đầy đủ các yêu cầu khắt khe của một hệ thống thời gian thực. μC/OS làm việc theo kiểu preemtive với các tiến trình. Kiểu này ln lựa chọn tiến trình có độ ưu tiên cao nhất để thực thi ngay.
Hệ điều hành thời gian thực μC/OS cũng cung cấp các cơ chế để đồng bộ hoá dữ liệu chia sẻ, lập lịch các tiến trình chạy….
4. Thiết kế hệ thống nhúng
Phần này đi vào các phương pháp đặc tả và thiết kế hệ thống nhúng. Trong luận văn, người trình bày cũng bám theo cách đặc tả phần mềm nhúng dựa vào hệ điều hành thời gian thực. Với kiến trúc này, người thiết kế có thể được đảm bảo các hệ thống thời gian thực luôn đáp ứng các yêu cầu về mặt thời gian. Mọi tác vụ liên quan tới việc chia sẻ và lập lịch tiến trình đều được đảm nhiệm bởi nhân thời gian thực μC/OS.
Cách tiếp cận hướng đối tượng trong hệ thống nhúng được mơ hình bởi ngơn ngữ mơ hình hố UML-Realtime, một mở rộng của UML cho thời gian thực.
5. Các ví dụ ứng dụng phát triển sử dụng hệ điều hành thời gian thực μC/OS
Luận văn đi vào phân tích và thiết kế các hệ thống để làm nổi bật tính ưu việt của hệ điều hành μC/OS trong quá trình phát triển. Chương
-72- trình được chia thành các tác vụ và khởi tạo chạy đa nhiệm cho các tác vụ trong hệ điều hành thời gian thực μC/OS.
Ứng dụng phát triẻn ở đây là hệ thống điều khiển thang máy. Đây là một hệ thời gian thực cứng. Người phát triển luôn phải chú ý tới vấn đề đảm bảo được đáp ứng thời gian của hệ thống. Chương trình ứng dụng cũng sử dụng cách tiếp cận hướng đối tượng để giải quyết bài tốn.
Mơi trường phát triển: Visual C++ 6. Kết quả luận văn
Luận văn đã thực hiện các bước phân tích và ứng dụng hệ điều hành thời gian thực μC/OS cho phát triển hệ thống nhúng. Về chương trình ứng dụng, luận văn đã thực hiện xây dựng chương trình demo cho bài tốn thang máy. Các quá trình phát triển đều bám sát vào các tác vụ mà μC/OS cung cấp.
7. Tài liệu tham khảo
[1] Qing Li and Carolyn Yao, “Real-Time
Concepts for Embedded Systems”,
ISBN:1578201241, CMP Books © 2003
[2] Michael Barr, “Programming Embedded System in C and C++”, Publisher: O'Reilly , First Edition January 1999, ISBN: 1-56592-354-5, 191 pages.
[3] Ivan Porres Paltor and Johan Lilius, “A case study on designing embedded system using the UML notation”, Abo Akademi University, Department of Computer Science, Lemminkaisenkatu 14, FIN-20520 Turku, Finland.
[4] Jason Andrews, “Co-verification of hardware and software for ARM SoC Design”, Library of Congress Cataloging in Publication Data.
[5] Byte Craft Limited, “First steps with embedded systems”, 421 King Street North.
[6] Jack G.Ganssle, “Art of Designing Embedded Systems”.
[7] Jean J. Labrosse, “μC/OS-II, the real- time kernel”.
[8] Micrium, Inc. “μC/OS-View v1.1 Users Manual”.
-73-