运用UML分析设计占先式实时内核

类消息的属性中，消息类型包括信号量与消息队列；消息ID表明该消息是哪一个消息；消息发送任务ID表明消息是由哪个任务发送的；消息接收任务ID表明哪些任务接收该消息。类消息的操作有两个：发送消息，向一个或几个任务发送信息；接收消息，消息接收到某个信息。

类任务定时器的属性中，任务定时器ID表明该定时器是属于哪个任务的；任务定时器时长说明该任务需要多长时钟节后才能再次运行。类任务定时器中有两个操作：时钟节拍处理，处理任务的延时时钟节拍；任务超时处理，延时时间到的任务状态转为为就绪状态。

类之间有以下联系：

*中断与任务之间，描述中断处理使相应的任务就绪；

*中断与调度之间，描述由于中断引起的中断级调度；

*中断与消息之间，描述中断处理时，相应的消息得到信号或数据；

*调度与任务之间，描述由于调度使任务就绪表中优先级最高的任务运行，任务由于等待信号而自我挂起，也会请求调度；

*任务与任务定时器之间，描述定时器对任务延迟时间的处理；

*任务与消息之间，描述任务对消息的信息请求，消息对任务信息的接收，消息发送使接收该信息的任务就绪；

*调度与消息之间，描述由于消息到而请求调度。

状态图表示对象的行为，被用来描述一个系统的动态视图。由于在占先式实时内核中系统的状态转换可以通过任务的状态转换显示出来，所以这里只给出对象任务的状态务，如图3所示。

任务在占先式实时内核中具有就绪、运行、挂起三种状态。任务正在运行时，由于等待消息、自我延时或自我挂起，可以由运行状态进入挂起状态。当等待的消息到、等待超时或延迟到时，任务状态就由挂起状态进入就绪状态，任务如果是任务就绪表中优先级最高的任务，通过调度和任务切换，进入运行状态。

任务处于运行状态时，如中断发生，通过中断响应处理使任务就绪，并进行中断级调度：如果是任务就绪表中优先级最高的任务，继续运行；如不是，进行任务切换，任务由运行状态转变为就绪状态。

处于就绪状态时的任务，也可以由于当前运行任务的请求从就绪状态转变为挂起状态。

2.5 顺序图

占先式实时内核强调的是时间和事件。在UML中，顺序图是具有这种特性的动态交互模型。占先式实时内核的顺序力图4所示。

图4展示了中断和任务、任务和任务之间的交互情况，这也是占先式实时内核的基本内容。参与流程的对象在框图顶部的矩形中显示，共有五个对象：中断对象用来通知正在运行的任务有异步事件发生，并将正在运行任务的当前状态保存，暂停任务的运行；中断响应对象处理任务的中断服务代码，并将与中断信号相应的任务置为就绪状态，然后调度任务运行；低优先级任务和高优先级任务对象是用户希望系统所能实现的功能，低优先级任务只有当所有高优先级任务运行完毕或处于悬挂状态后才能运行；消息对象处理消息的发送与接收，消息接收表明有消息到来，然后消息发送使接收消息的任务状态转为就绪状态，进而进行任务级的调度，使高优先级的任务得以运行。

图4 占先式实时内核顺序图

3 占先式实时内核代码实现

在设计建模完成后，系统中对象的行为和它们之间的逻辑关系都已经清楚和确定下来，类和类的关系也得到进一步的抽象，这时需要选择具体的开发工具来实现占先式实时内核。在设计建模完成后，系统中对象的行为和它们之间的逻辑关系都已经清楚和确定下来，类和类的关系也得到进一步的抽象，这时需要选择具体的开发工具来实现占先式实时内核。我使用Cygnal IDE（集成开发环境）作为系统的软件开发平台。IDE支持C语言和汇编语言的源程序级调试，具有丰富的开发与测试工具。本系统采用C语言作为开发工具，具体设计不再详述。

结语

占先式实时内核在嵌入式系统开发应用中一直被