Giotto软件在实时嵌入式控制中的应用

　　0 引言

　　随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理方式进入了生产自动化、控制智能化时代，特别是分布嵌入式系统的应用，更加需要标准化、实时的控制模块和I/O功能模块，以便系统集成，构建适应于恶劣环境的复杂分布式系统。实时嵌入式软件模块适合于没计复杂的分布式系统，它支持分布的、异构设备的系统建摸和构造。嵌入式模块的作用是提供使复杂性容易处理的结构和技术，基于Giorio的嵌入式控制设汁更适合具有硬实时控制约束的应用。本文中，平台指硬件结构、操作系统和通信协议，由CPU、传感器、执行器和网络组成。与平台无关的事件包括应用功能和时限，与平台相关的事件包括时序安排、通信和物理特性。

　　1 Giotto编程特点

　　传统的实时嵌入式软件设计是在抽象的数学模型基础上，控制工程师根据对象行为和环境影响，利用求解模型的软件工具，得到模型的功能和性能，然后交给软件工程师针对给定的平台写出代码，并在给定的平台上检验和优化代码，直到得出满意的时间行为。在这个过程中，常常丢失了模型和代码之间紧密的对应关系，放弃了软件的复硝性，增加了软件设计的复杂度，因而产生的软件是弱化的，难于在不同的平台上应用。

　　基于Giotto的嵌入式控制软件设计将功能程序从特定平台分离，将时限从功能中分离，其与平台无关性使得它具有更好的实时性、可靠性及可复用性，更适合嵌入式实时分布系统。图l为基于Giotto的嵌入式控制系统的设计流程图。首先，控制工程师和软件工程师就控制设计的功能和时限达成一致，设计一个Giotto程序;然后，软件工程师使用Giotto编译器产生一个可执行代码，该代码能连接Giotto运行时间库，将程序映射到给定的平台。Giotto运行时间库提供一个时序安排和通信的中间层，这一层定义了Giotto可执行程序与平台之间的接口。目前已经建立了一个Giotto运行时间库，用于Intel x86机上Wind River的VxWorks实时操作系统。

　　2 Giotto编程技术

　　Giotto是一种与平台无关，且在特定控制领域应用中具有高水平的编程语言。Giotto的设计用于高要求的控制应用，这些应用要求周期性地渎取传感器，调用任务，更新执行和模式转换。Giotto基于时间触发编程，从传感器到CPU以及CPU到执行器之问的通信由全局时钟触发，使其具有可预报性。Giotto程序不指定与平台相关的部分，如优先权、通信等。其优点是与具体的执行平台无关，能与任何实时操作系统、调度运算法则以及实时通信协议兼容。