运用UML分析设计占先式实时内核

占先式实时内核的功能需求是：

*支持外部异步事件中断、定时器中断、消息传递及任务消息到达时的调度；

*支持基于任务优先级占先调度，多种实时调度策略；

*定时器时钟管理，任务延时处理；

*共享资源管理，保证任务的同步运行。

由于占先式实时内核主要体现在软件设计方面，所以在此省略了构件图和配置图。

2.2 用例图

图1为用例图，列出了该系统最基本的功能及功能描述，包括一系列用例和从系统中抽象出来的执行者。

（1）角色说明

*任务。是嵌入式系统中用户想要实现的具体功能，是一个线程。这些功能包括：输入、输出、数据处理、通信等。

*中断。用来通知占先式实时内核有一个事件发生，包括内部非屏蔽中断、定时器中断与外部异步时间中断。

*系统时钟。用来创建中先式实时核所需要时候节拍。

（2）使用案例说明

*中断响应。占先式实时内核通过对异步事件的处理，获得任务运行所需要的信号与数据，使任务得以正常运行。

*中断级调度。中断处理使得需要该中断信号的任务就绪，调度程序判断该任务是否为当前任务就绪表中最高优先级任务，进而决定该任务否立即进行。

    *任务就绪。这里指的不是由于中断所引起的用户任务就绪，有两种方式：一个是，用户希望应用系统完成某个任务功能时，需要通知占先式实时内核，要求它创建该任务；另一个是，当当前运行的任务唤醒另一个任务时，使后者就绪。

*任务级调度。任务完成创建或被别的任务唤醒之后，调度程序判断该任务是否为当前任务就绪表中最高优先级任务，进而决定该任务是否立即进行。

*任务运行。当任务是当前任务就绪表中优先级最高的任务时运行该任务。

2.3 类图

图2为类图，包括一组由所讨论系统中抽象出的类和它们之间的关系。

类中断的属性中，中断类型包括非屏蔽中断、外部中断与定时器中断，以便占先式实时同核进行相应的中断处理；中断向量号与单片机的中断向量号相匹配；中断嵌套状态表明当前中断是处于哪一层的中断嵌套中。类中断有一个操作：中断处理，获取外部事件的信号和数据，并使上应的任务就绪，然后判断中断嵌套数是否为0。若不为零，执行别的中断响应；如果为零，选择相应的调度程序进行调度。

类调度的属性中，调度策略用于选择一种实时调度方案；调度类型包括中断调度与任务级调度；任务就绪表与任务悬挂表是调度时所需要数据结构。类调度有一个操作：调度。当当前任务是任务就绪表中优先级最高的任务时，当前任务继续运行；如不是，将当前任务运行时的状态与数据压入该任务堆栈，挂起该任务，然后调出最高级优先权任务的任务堆栈数据与状态，使最高级任务运行。

类任务的属性中，任务ID表明是哪一个任务；任务优先级说明任务在所有任务中的运行优先权；任务状态说明该任务在占先式实时内核中是处在何种状态；任务堆栈保存任务切换时该任务的状态与数据。类任务有四个操作：建立任务，在占先式实时内核中确认该任务；挂起任务，是任务由就绪状态转为挂起状态；恢复任务，是任务由