3 Программное обеспечение и инструментальные

средства встраиваемых систем

Данная глава посвящена обзору программного обеспечения (ПО)

встраиваемых систем, языков программирования, используемых для разработки

ПО ВВС, специализированных инструментальных средств. Особое внимание

уделяется обсуждению проблем проектирования программного проекта в

общем и в случае встраиваемых систем, особенностям управления такого рода

проектами.

3.1 Особенности программного обеспечения ввс

3.1.1

Основные определения

Программное обеспечение – незафиксированная (soft – мягкий) часть

системы, которую можно изменить. Неизменяемые системы (hard – твердый), к

примеру, сетевой коммутатор, имеющий в своем составе ПО (даже целые ОС),

тем не менее считается аппаратным обеспечением.

Операционная система реального времени (ОС РВ) – это средство

распределения и выделения ресурсов встроенной системы.

Программируемый логический контроллер (ПЛК, PLC) – контроллер,

программируемый конечным пользователем, а не профессионалом в области

программирования. ПЛК обычно выпускаются в виде наборов модулей –

конструкторов, из которых пользователь сам строит систему. В состав ПЛК

входит, как правило, процессорный модуль и несколько модулей ввода-вывода.

3.1.2

Особенности ПО ВВС

К особенностям программного обеспечения встроенных систем, как уже

говорилось, мы относим:











Реальное время;

Надёжность;

Безопасность;

Малые ресурсы аппаратуры (память, быстродействие, электропитание);

Тяжелые условия эксплуатации платформы.

Программное обеспечение встроенных систем может быть построено

следующими способами:









Специально под задачу (специализированное ПО);

На базе операционной системы реального времени;

На базе ОС общего назначения;

На базе виртуальной машины программируемого

контроллера.

129

логического

3.1.3

Операционные системы реального времени

ОС РВ в проектировании является некоторой постоянной составляющей,

вынесенной за скобки после анализа множества монолитных реализаций

программного обеспечения ВВС.

Что, по сути, дает применение ОС РВ во ВВС? Во-первых, это средство

распределения

ресурсов

между

прикладными

процессами

и

средство

организации этих процессов. Во-вторых, это отлаженный (то есть с

минимальным

количеством

ошибок)

программный

код

с

полезной

функциональностью. В-третьих, ОС РВ, как правило, является архитектурой с

заведомо известными плюсами и минусами. В-четвертых, это средство для

организации связи с достаточно большой номенклатурой аппаратных средств

(различных

контроллеров,

периферийных

устройств).

Самостоятельная

поддержка

множества

протоколов

обмена,

различных

процессоров

и

контроллеров, как правило, оказывается нерентабельной для большинства

компаний, создающих ВВС, что также определяет использование готовых ОС

РВ.

Какие минусы может принести использование ОС РВ во ВВС?

Естественно, большинство ОС РВ, присутствующие на рынке, разрабатывалась

как относительно универсальные системы. Универсальность, как правило,

означает

избыточность

функций

и,

следовательно,

необходимость

в

дополнительных аппаратных ресурсах для поддержки этих функций. При

использовании в проекте готовой ОС РВ существует возможность получения

закрытой системы, то есть системы со скрытой внутренней структурой. Против

использования такого "черного ящика" есть много аргументов. Самым сильным

из

них

является

невозможность

проверки

системы

(например,

при

сертификации) на отсутствие серьезных ошибок и разного рода неучтенного,

"шпионского" программного кода.

В последнее время популярен способ проектирования систем на базе

шаблонов. Так в частности, в HW/SW CoDesign проектах используют заготовки

ОС РВ (планировщики, переключатели процессов и другие). Эти шаблоны

используются на этапе архитектурного проектирования. В результате на выходе

системы проектирования разработчик получает монолитный код. Такой подход

лишен большинства недостатков, присущих использованию универсальных

(или покупных) ОС РВ.

Итак, основными причинами, заставляющими применять ОС РВ в составе

программного обеспечения ВВС, будем считать:

 Необходимость использования готовой, надежной и предсказуемой

платформы

(выделение

из

множества

программ

стандартной

составляющей,

поддерживающей

унификацию,

стандартизацию,

модульность);

 Необходимость

обеспечения

параллельного

функционирования

прикладных процессов;

130

 Необходимость обеспечения защиты процессов друг от друга;

 Необходимость в готовых драйверах периферийных устройств,

вычислительной сети [40].

3.1.4

Программируемые логические контроллеры

Программируемый логический контроллер (ПЛК, PLC) – контроллер,

программируемый конечным пользователем, а не профессионалом в области

программирования. ПЛК обычно выпускаются в виде наборов модулей –

конструкторов, из которых пользователь сам строит систему. В состав ПЛК

входит, как правило, процессорный модуль и несколько модулей ввода-вывода.