Diseño De Fundamentos De Sistemas
UPM
Diseño de sistemas de tiempo real
Juan Antonio de la Puente DIT/UPM
Objetivos
Repasaremos algunos conceptos de ingeniería de software y su aplicación a sistemas de tiempo real Nos centraremos en conceptos relacionados con el diseño de sistemas de tiempo real mediante objetos Utilizaremos una notación basada en UML
© Juan Antonio de la Puente 2005-2007
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Aspectos de un sistema
Funcionalidad
– relación entre entradas y salidas – no se considera concurrencia, sincronización, tiempo real – tampoco fiabilidad ni seguridad
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Arquitectura
– componentes definidos por sus interfaces
» interfaz que proporciona (provided interface) » interfaz que necesita(required interface)
Concurrencia y tiempo real
– hebras, sincronización – planificación y análisis temporal
Implementación
– código de aplicación – plataforma: RTOS, middleware
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Ejemplo de modelo funcional
r y
PID
u
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e(t) =r(t) " y(t) $ u(t) =K P &e(t) + K I %
Modelocontinuo
de(t) ' # 0 e(s)ds + K D dt ) (
t
!
e=r"y # Kh & K u = K P % e + I (e + x) + P (e " x)( $ ' 2 h x =e
Modelo discreto • ejecutar cada h (período)
type controller is interface; function control (r, y : variable_type is abstract;
!
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Diseño arquitectónico
En una primera etapa se modela un sistema como un conjunto decomponentes Cada componente se define por sus interfaces
– una interfaz se define como un conjunto de operaciones o métodos – Provided interface (PI): operaciones que otros componentes pueden efectuar con el componente – Required interface (RI): operaciones de otros componentes que el componente necesita invocar – las operaciones pueden tener atributos o restricciones
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Los elementos funcionales se insertan en componentes
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Componentes e interfaces
PI
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A
RI PI
B
RI PI
C
Una interfaz es una lista de operaciones parametrizadas Un componente puede tener varias interfaces PI o RI Para componer dos o más componentes sus PI / RI debenser compatibles
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Componentes y funcionalidad
Temperature_controller
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control
PID
get_variable
set_reference
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Concurrencia y tiempo real
Temperature_controller
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control periodic T = 0.100 D = 0.040set_reference protected
get_variable passive
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Componentes de bajo nivel
Representan objetos que se pueden implementar directamente en términos de la plataforma de ejecución
– hebras periódicas y esporádicas, objetos de datos, etc.
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Estructura básica:
Archetype C component
OBCSTHREAD
OPCS
RI
Synchronization protocol agent
Functional component
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Arquetipos
Abstracciones comunes en sistemas de tiempo real Tareas periódicas y esporádicas
– componentes cíclicos y esporádicos
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Datos compartidos por varias tareas
– componentes protegidos
Abstracción de datos
– componentes pasivos
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Componentes cíclicos
Ejecutan una actividad a intervalos regulares
– atributos: período, plazo
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No tienen OBCS
– excepto con ATC
No tienen interfaz PI
– excepto operaciones de ATC
» transferencia asíncrona de control
– pero pueden...
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