Diseño De Fundamentos De Sistemas

dit
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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Diseño de sistemas de tiempo real

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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...