23、嵌入式控制系统行为规范解析

嵌入式控制系统行为规范解析

1. 分布式定时多任务概述

分布式定时多任务（Distributed Timed Multitasking，DTM）是一种计算模型，它是在 COMDES（一个基于组件的硬实时嵌入式控制系统框架）的背景下发展起来的。在这个框架中，嵌入式系统被视为一个由活动对象（即参与者）组成的网络，这些参与者通过封装了过程变量（如速度、压力、温度等）的带标签状态消息（信号）相互通信。

1.1 参与者结构

参与者由一个信号处理单元（Signal Processing Unit，SPU）和 I/O 锁存器组成，I/O 锁存器又分别由输入和输出信号驱动器构成。输入锁存器用于接收传入信号，并将其分解为局部变量，供 SPU 处理；输出锁存器则用于将 SPU 产生的局部变量组合成传出信号，并广播给潜在的接收者。物理 I/O 信号的处理方式类似，但锁存器会在精确指定的时间瞬间与环境交换物理信号。

1.2 控制参与者任务映射

控制参与者被映射到一个实时任务，该任务由三部分组成：任务输入、任务主体和任务输出，分别对应输入锁存器、SPU 和输出锁存器。任务主体在动态优先级驱动的调度环境中执行，由触发参与者执行的事件（如周期性定时事件、外部中断或消息到达事件）释放。在执行过程中，它可能会被同一节点中运行的其他更高优先级任务抢占，从而遭受 I/O 抖动。

1.3 任务输入输出执行

任务输入和输出是相对较短的代码片段，其执行时间比参与者任务的执行时间小几个数量级。它们以逻辑零时间原子执行，与任务主体分离（分阶段任务执行）。具体来说，任务输入在参与者任务释放时执行，任务输出在任务截止日期到达时执行。只要任务