实时嵌入式控制系统在自动化仪表中的应用

随着工业自动化水平的不断提高,对自动化仪表的智能化和实时性要求越来越高。实时嵌入式控制系统凭借其实时性、可靠性和灵活性等优势,在自动化仪表领域得到了广泛应用。分析了实时嵌入式控制系统的特点,阐述了其在自动化仪表中的应用,并以智能PID控制器为例,详细介绍了实时嵌入式控制系统在自动化仪表中的实现方法。研究表明,采用实时嵌入式控制系统可显著提升自动化仪表的性能和功能,为工业过程控制提供更加精确和可靠的解决方案。

基于优先级时间Petri网的实时嵌入式多核系统分析

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作,存在以下不足:(1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况,而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内,因此不能模拟这些应用;(2)没有实现从任务依赖图到点区间优先级时间Petri网的自动转化,不便于工程设计人员使用;(3)没有考虑任务间互斥访问共享变量的情况.为此,定义了优先级时间Petri网(Pri-TPN)以弥补第1个不足;定义带有资源分配与优先级的任务依赖图(TDG-RAP)以弥补第3个不足;给出从TDG-RAP到Pri-TPN的转化规则与算法以弥补第2个不足,以及基于Pri-TPN分析任务最坏执行时间与系统死锁的算法;开发工具软件,方便工程设计人员使用.

基于迁移学习的嵌入式实时系统缺陷研究

为了减少环境变化对软件缺陷评估的影响,提出了一种基于迁移学习的嵌入式实时控制系统软件缺陷评估方法。首先,选择缺陷软件测量指标;在此基础上,利用特征聚类技术将相关的索引特征划分为同一个聚类;然后,根据两项间特征的分布相似性,找到相关特征,去除分布差异较大的特征;最后,从源项目中选择高质量的特征,构建训练数据集,通过权重调整,从源项目中选择更好的评价数据,实现对软件缺陷的准确评价。映射结果目标明确,设计方法的评价结果的错误率在8.7%以内,具有良好的评价效果。

多核嵌入式实时操作系统的分区间通信机制

为了解决多核嵌入式实时操作系统在不同分区间进行通信的问题,介绍了一种基于多核嵌入式实时操作系统的分区间通信机制。在该机制下,分区通过消息、端口和通道与同一模块中的另一个分区进行通信,或与其他模块中的分区进行通信,或与模块外的设备进行通信。分区利用端口与通道发送消息,根据通信目的不同,选择采样模式或队列模式将消息从源端口发送至目的端口,分区应用从对应的目的端口读取消息。该机制的可靠性和有效性在某多核嵌入式实时操作系统中得到了验证。

模型转换技术在复杂实时嵌入式系统中的应用

本文提出了一种面向复杂实时嵌入式系统的模型转换方法,该方法以架构模型作为权威数据真相源,通过Sys ML(System Modeling Language)描述复杂实时嵌入式系统的功能架构;通过Sys ML及其扩展的FACE(Future Airborne Capability Environment)概要文件Profile描述复杂嵌入式系统的逻辑架构;通过Sys ML及其扩展的MARTE(Modeling and Analysis of Real Time and Embedded Systems)Profile描述复杂实时嵌入式系统的物理架构。

基于复杂实时嵌入式系统的架构设计方法

近几十年来,从互联网到物联网,从多应用的电动车到无人驾驶汽车等,一切的变革无不和数字电子技术的变革密切相关,极大地改变了民用系统装备的应用方式,应用的价值从简单的电子控制领域逐渐转向了复杂数字电子控制领域,复杂实时嵌入式系统越来越成为效能倍增的关键点,而如果能在复杂实时嵌入式系统构建前就能验证其功能和非功能属性,这样会极大助力装备的研发,针对上述变化发展背景,基于复杂实时嵌入式系统的架构设计,开展以架构设计方法为指导,针对复杂实时嵌入式系统基于模型的架构设计方法、复杂装备系统模型化表达规范等研究工作尤为重要,本文提出了一种基于功能架构、逻辑架构、物理架构的模型的复杂实时嵌入式系统架构设计方法,以开展具体的复杂实时嵌入式系统的架构设计工作。

一种嵌入式实时多分区操作系统下的NVRAM管理机制

在嵌入式实时多分区操作系统中,针对直接通过绝对地址访问NVRAM导致存储器访问越界的问题,该文提出了一种NVRAM管理机制,通过定义注册接口、读取接口和写入接口,屏蔽了不安全的物理存储器访问机制,建立了安全可靠的NVRAM管理机制。通过实际的工程应用证明,该NVRAM管理机制完全避免了存储越界访问的风险,同时降低了系统维护成本,有效地提高了应用软件的安全性,降低了开发成本。

基于嵌入式实时操作系统的矿用信号牌设计

针对目前煤矿应用的LED信号牌尺寸较小,显示内容较少,显示信息形式、颜色比较单一,通信方式采用传统的RS485总线等问题,设计了一种基于嵌入式实时操作系统的64x128尺寸的矿用信号牌。本文详细描述了信号牌的设计原理、硬件设计和软件设计,通过RS485总线、以太网TCP通信实现了信息的远程发布,通过蓝牙通信实现了信息就地发布,经煤矿现场批量应用,该信号牌满足煤矿现场信息发布需求。

复杂嵌入式实时系统体系结构设计与分析语言：AADL

首先归纳了AADL(architecture analysis and design language)的发展历程及其主要建模元素.其次,从模型驱动设计与实现的角度综述了AADL在不同阶段的研究与应用,总结了研究热点,分析了现有研究的不足,并对AADL的建模与分析工具、应用实践进行了概述.最后,探讨了AADL的发展与研究方向.

实时嵌入式系统的竞态条件及其分析方法研究

竞态条件使得多个任务对共享资源进行操作的先后顺序在不同的执行情况下发生改变,从而可能引起系统异常.为了分析实时嵌入式系统可能出现的竞态条件及其所带来的影响,根据目标系统的执行特征,建立系统的执行序列模型,对相关的竞态条件进行精确描述,并在此基础上提出一种竞态集来存储和分析系统的竞态条件,然后利用获取到的竞态集,构建系统的竞态条件图来预测系统潜在的竞态同步关系.实验分析表明该方法能够有效地分析和预测目标系统各种可能的竞态同步关系及其所带来的不同执行情况和结果.

分布式实时嵌入式系统的能耗建模与分析

为支持分布式实时嵌入式(DRE)系统的能耗分析,提出了一种能耗时延Petri网(ECTPN)对系统的模块、任务、任务间关系、通信协议等进行建模。基于所建DRE的ECTPN模型,分析系统的可调度性和能耗约束,并给出启发式算法来计算满足时间约束和能耗约束的可行调度。最后应用一个实例模拟系统的建模和分析过程,从而直观地展示了该方法的可行性。

一种嵌入式实时系统软件能耗建模与分析的方法

随着嵌入式实时系统低能耗研究的不断深入,软件能耗已经成为影响系统的主要因素,并朝着定量分析方向发展.针对嵌入式实时系统缺乏有效的软件能耗建模与分析的方法,提出一种基于进程代数的嵌入式实时系统软件能耗建模与分析的方法.通过在时间通信顺序进程上扩展价格信息得到价格时间通信顺序进程,将嵌入式实时系统指令的功耗映射成价格时间通信顺序进程的价格,利用价格时间通信顺序进程对嵌入式实时系统软件能耗建模并进行量化分析,提出的最优路径算法可以对建模结果进行指令功耗可满足性检查,并计算当前最低能耗可达路径.该方法可以从很大程度上提高嵌入式实时系统软件能耗计算和分析的准确性,计算结果有助于嵌入式实时系统软件能耗的量化分析和优化设计.

嵌入式实时系统及其在通信系统中的应用

阐述了嵌入式实时系统的原理及特点,分析并论述嵌入式实时系统实现过程中的关键问题,讨论了嵌入式实时系统在通信领域中的应用。

功能分离的嵌入式实时系统设计方法及应用

为实现嵌入式实时系统的可重构性,解决用户级功能开放问题,提出了一种基于Statecharts建模理论的功能分离的嵌入式实时系统设计方法。应用该方法,可将系统设计为机器接口、事件处理器和系统描述数据三部分。功能设计基于Statechart建模,且被作为系统描述数据在复杂的整个系统设计中独立出来。通过提供的系统描述数据开发工具,用户和第三方对功能的升级和二次开发成为可能。详细说明了该系统的结构和实现方案。通过此方法在机床控制器开发中的应用和用户级开发实例,验证了该方法的可行性,系统功能的可重构性和用户级开放也得到了实现。

实时嵌入式系统协调设计的行为验证模型

嵌入式系统协调设计中 ,通常采用协同验证方法检验系统设计的正确性 ,目前比较常用的验证手段有行为验证和基于处理器结构的指令集模拟 指令集模拟从底层时序关系模拟CPU功能 ,通过建立与硬件模拟器连结关系来验证软硬件接口 指令集模拟的主要特点是模拟精度高 ,但模拟速度慢 ,对于不同的CPU结构需要构造不同的指令集模拟器 文中研究一种基于RTOS实时嵌入式系统行为验证模型 ,通过扩展RTOS功能 ,建立RTOS软件模拟器 ,实现RTOS模拟器和VHDL/VerilogHDL协同模拟交互 RTOS模拟器把嵌入式软件功能代码、CPU接口代码以及定制硬件驱动代码分开 ,实现嵌入式软件设计与硬件平台的弱相关 。

嵌入式实时系统中基于检验点检测的电压分配技术

嵌入式实时系统的实时特性、高度的系统可靠性和低系统能耗对综合考虑系统的容错和节能提出了要求.研究了嵌入式实时系统中如何达到上述三大目标的非周期任务调度和电压分配问题.在基于检验点容错技术的可调度性检测基础上,提出了对于系统非周期任务的基于调度性检测的电压分配算法CST-VA,该算法在保证任务实时性的同时提高了系统的可靠性,节省了系统的能耗.模拟实验表明,该算法比现有电压分配算法更适合于嵌入式实时系统.

嵌入式实时系统内存管理策略

嵌入式系统内存配置较小,不能采用一般桌面系统的内存管理方式,选取合适的内存管理策略在嵌入式系统设计中起着重要的作用。介绍了嵌入式系统设计中内存管理的范围、对内存分配的要求以及可能出现的问题,对内存分配的方式进行了详细的阐述,给出了内存碎片、内存丢失、执行时间不固定等问题的解决方法。

实时嵌入式系统软件的设计和实现机制

论述了实时嵌入式系统中有关实时性的几个基本概念 ,分析了中断嵌套和任务调度的工作原理 ,在此基础上提出了改善实时性能的设计和实现方法 .这些方法在双星定位系统用户机软件设计和实现中得到充分利用 ,大大提高了系统的实时性能 .用户机嵌入式操作系统平台为DeltaOS .

混合实时嵌入式系统软硬件协同综合算法及其组件设计

给出一个混合实时嵌入式系统软硬件协同综合算法COSMT及其组件的设计方法,从而能够生成混合实时嵌入式系统的系统结构,并且能够在SystemC仿真环境下进行软件与硬件的协同设计与调试。

实时嵌入式系统形式化自动验证的研究与应用

实时嵌入式系统的重时间特性决定了在系统设计时需对系统作确定性验证。本文分析了不同的验证方法后认为形式化验证中基于时间自动机的模型检验方法最适用于实时嵌入式系统的分析和验证。在此基础上本文给出了时间自动机的定义和验证性工具UPPAAL的介绍,并对行人优先可控交通灯控制系统实例做了详细的建模、验证分析,结果表明该系统满足预定的各种特性要求。