基于构件技术的嵌入式系统复用软件设计

　　接口说明：构件号是该构件的唯一标识和切入点(该构件入口虚拟程序地址指针)；启动选择方式主要用于设定系统的启动方式；缺省通信方式主要是从CAN、MORDBUS和工业以太网中选择一种作为系统默认的通信方式；外部高速和低速时钟频率用于设置高速和低速外围所需的时钟频率，即可以修改最小系统中的初始配置；系统口令主要保证系统的安全性，不允许随意修改组态集成格式；系统型号和装配日期给出了系统软件集成的一些文本信息。设计者可以根据系统设计需要，在构件组态集成时自由配置。

　　2.2.2 设计扩展构件

　　由于系统设计时，在系统总配置表单中规定了最大的原始构件数小于或等于511，因此当系统构件数目超过原始构件个数时，必须通过扩展构件来扩展系统构件。扩展构件的接口定义如下：

　　接口说明：为了方便扩展构件，该接口设计为比较灵活的方式。它仅指出了扩展构件的地址，而扩展的构件个数由组态集成结束标识0来终结组态接口参数的设置。

　　2.2.3 设计扩展内存构件

　　在支撑平台的设计中，根据嵌入式控制应用程序的需要，将系统的整个内存空间划分为4大块，每一块有固定的长度和使用域。当应用程序对内存的需求超出设计范围时，可以利用扩展内存构件对内存进行扩展。其接口定义如下：

　　2.2.4 设计系统结束构件

　　系统结束构件固定位于软件组态集成序列的前端，即组态集成号为0。它在系统软件构件组态集成完毕后、即将进入系统运行时启用该构件，即处于系统循环的最后。它在系统工作状态工作，执行返回软件组态集成序列起始地址的功能。在系统初始化状态时，完成标定数据和一般数据的获取和保存，并执行启动系统时钟和看门狗，以及返回组态序列起始地址等系统功能。接口参数仅有一个标识该构件的构件号0。

　　2.3 系统任务类软件构件的设计

　　任务创建构件Task：一般的多任务操作系统运行之前，系统必须至少建立一个任务，一般是一个空闲任务，其他任务可以在程序运行的过程中创建。但在本支撑平台的设计中，鉴于一个实际的嵌入式控制应用程序的任务数事先是可以确定的，因而设计了任务创建构件，可以利用该构件在应用程序的软件集成过程中创建所需的任务。该构件的组态集成接口定义如下：

　　设计说明：每定义一个任务使用一次该构件。任务号是外指针，用户可见，里面包含虚拟程序地址指针、任务优先级等信息；系统为每个任务分配了堆栈空间，由于任务的不同，可能对系统资源的需求也不同，为了节省整个系统的内存空间，用户可以从组态集成接口直接指定任务堆栈的大小；为了跟踪任务的运行时间和任务定时，在接口中设计了时间单位和时间长度2个参数，对任务的运行时间进行统计和定时计数。另外，为了方便任务切换，整个支撑平台设计了两类堆栈，即系统堆栈和任务堆栈。因此在建立任务时，要根据所处的系统状态，对每一个任务的任务堆栈进行初始化设置[4]。

　　2.4 通信和同步管理类软件构件的设计

　　任务间的通信有2种途径：通过全程变量，或发消息给另一个任务。使用全程变量时，必须保证每个任务或中断服务程序独享该变量。中断服务中保证独享的唯一办法是关中断。如果两个任务共享某变量，各任务实现独享该变量的办法可以是关中断再开中断，或使用信号量。在支撑平台的设计中，采用了信号量方式进行系统的通信和同步管理，包括P操作PSema和V操作VSema两种软件构件。

　　P操作软件构件实现下列功能：在系统注册状态完成注册表的填写，向系统申请所需的系统资源；在系统参数初始化状态完成信号量数据结构的初始化；在系统工作状态，如果信号量大于零(即信号量可用)，则信号量减1，否则表示信号量不可用，进行任务悬挂操作和任务切换。其接口定义如下：

　　接口说明：信号量地址是外指针，用户可见，是信号量数据结构的入口点；信号量初值若设为1，则表示任务通信，若为0，则表示任务同步。

　　V操作软件构件只在系统工作状态下工作，与P操作软件构件公用一个数据结构。它首先将信号量减1，然后判断信号量是否大于零。若大于零，表示公共资源可用，则使所给定任务就绪，并进行任务调度和切换。其接口如下：

　　由于采用构件化的设计方式，系统通信和同步方式可以自由扩展。比如说可以在支撑平台添加邮箱或消息队列构件，采用哪种通信和同步方式主要根据系统的设计需要而定。