pbo技术及实时嵌入式软件开发

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1、PBO技术及实时嵌入式软件开发

2、第1无需重新编译和连接，也就可以不必关闭和重新启动系统，从而满足某些系统需要连续不停地运行和升级的要求。每一个PBO相当于一个组件，结构如图1所示。左右两边分别是变量输入和输出端口，上面是其配置常端口，下面是其与传统器与机械臂通信的源端口。每一个PBO进程都有相同的有限状态机，如图2所示。它有4种状态（用椭圆表示）：未建立、错误、OFF和ON。状态之间可以互相转化。这使得每一个PBO的代码有着相同的结构，包含着同样的方法，只是其中的方法处理过程不同。实际应用中，可以建立一个PBO库，库中的每一个PBO组件都可以作为软件重用的模块，在需要的时候可以将它们动态地配置

3、。图3是一个PBO相互连接组合的实例。PBO的参数用局部变量表和全局变量表两级存储，进程之间的通信通过共享全局变量存储器来实现。图4是PBO进行状态变量两级存储结构图。每当进程开始执行一个循环时，从全局变量表中读入变量，执行完毕中，再把变量写入全局变量表。2PBO技术的特点对于基于实时操作系统（RTOS）上的控制系统软件，采用PBO技术，可以从系统体系结构到代码实现的各阶段加快软件开发速度。PBO技术遵循高内聚、低耦合的封装设计思想，整个系统由多个可配置组件组成。按照这种框架，可以使用当今流行的面向对象设计模式，采用消息驱动；但实时嵌入式软件是面向实时系统的，要求高速有效，消息驱动有时不能满足

4、这个要求。PBO设计方法中，数据的传递是通过共享存储器实现的，这样设计满足了硬件的低负荷工作和数据的更新速度要求。每个组件与外界的联系由四个端口（port）组成。内部实现黑箱操作。采用两级存储保存数据，力图实现最大限度减少访问冲突，减少组件间的依赖性。PBO技术结合了端口自动代数模型和对象的软件抽象[1]。每一个PBO相当于一个控制系统，可以用传递函数来表示，由此，可以采用精确的数学方法对子进行描述和验证。每一个PBO也是一个标准化了的对象，500)this.style.ouseg(this)">即所有的PBO有着同样的结构和同样的有限状态机，它和外界的接口也是标准经的。PBO的执行是互相独立

5、的，并行的，不需要同步，使得PBO之间的依赖降低到最低的限度，可以动态地加入或退出某个PBO。PBO相当于一个即插即用的软件组件，可以通过重新配置以适合需求。所以，采用PBO技术开发的软件具有开放性，易于修改和升级。3PBO技术中实时软件的特点[2]实时软件要求极端的可靠性。许多系统一经启动，要连续不断运行。采用PBO可实现动态重配置，重配置时间开销对于系统运行几乎不受影响，满足这类实时系统修改和升级的要求。采用PBO技术设计的软件，数据通过共享存储器，能够实现高速运行，提高设备采样率，也使得任何信息能够随时处理，满足实时系统及时性要求，这样也就保证系统产生的结果在时间上具有严格的正确性。基于

6、普通模块设计的软件，采用消息传统机制，可能由于消息的阻塞而使事件处理的及时性得不到保证；而PBO技术通过共享变量表实现通信，锁定CPU时传输的变量很少，等待资源的CPU能够很快获得所需的资源，保证实时系统能够及时处理各种事情。由于许多PBO进程在多CPU上独立并行，可同时处理数据的输入或输出，也满足了实时系统同时性的要求。4关于软件测试的问题[2,3]由于实时系统具有很高的可靠性要求，因此，对其的测试不仅要针对系统的功能行为，还要针对系统的时序行为，500)this.style.ouseg(this)">所以嵌入式实时系统的测试是软件界公认难点。由于某些行为只在特定的系统状态下和某些特定的事件

7、序列到达时才会发生，为了避免软件缺陷，需要精心设计测试用例并保证足够的测试覆盖率。在PBO技术中，进程的调度通过实时操作系统（RTOS）实现，使得对共享存储器访问的时序列加随机和不可预测，各种可能的情形也更多，相对测试的覆盖面随之减少。基于PBO软件技术的架构不同于其它传统实时软件技术构架，随之对测试环境的模拟也新的要求，各个PBO之间是独立开发的，对应的测试要求与之相应。这增加了对测试环境要求的难度，而且各个PBO之间输入输出数据的测试也变得更为复杂。对于在非正常环境下，测试的结果也更难预料和把握。另外，一般嵌入式软件测试时，模拟运行速度与其实际执行速度不同，仍将此方法运用于基于PBO技术的

8、软件测试，会掩盖软件中许多错误。所以，采用PBO技术，有可能增加软件测试的难度。5软件重用与动态可重配置[4]每一个PBO是一个软件重用的构件，它有着标准的接口和开放的扩展性。这种软件重用是一种二时进代码级的重用，摆脱了编程语言的限制，能够即插即用。采用一组PBO的组合，就形成了一种配置，这种配置可以实现一定的功能，满足实时系统的需要。随着时间的推移和技术的发展，需求会逐渐发生变化，因此，采用部分