Разработка систем реального временис использованием UML и каркасов приложений

Исходные предпосылки
Распространение языка моделирования UML
Развитие инструментов разработки на основе визуального моделирования
Применение инструментов на всех стадиях процесса разработки
Специализация инструментов
Инструменты для разработки встраиваемых систем и приложений реального времени
Автоматическая генерация кода, тестирование, временной анализ и верификация

Пример разработки секундомера

Требования к секундомеру
Секундомер имеет одну кнопку для запуска и остановки и дисплей для отображения. Дисплей отображает минуты и секунды
При нажатии и отпускании кнопки в течении 2 секунд секундомер запускается либо останавливается
Если кнопка удерживается нажатой более чем 2 секунды, то секундомер сбрасывается в 0 и останавливается

Определение классов и связей между ними

Создание объектов и инициализация связей

Определение сценариев для запуска и сброса секундомера

Определение реакции на события на диаграммах состояний

Установка для таймера свойства Concurrency=guarded
В коде появляется макрос GUARD_OPERATION
Обработка асинхронных событий становится защищенной (eventGuard != 0)
Зашита синхронных операций

Определение компонента и сборка приложения

Отладка и тестирование приложения на уровне модели

Каркас приложения в Telelogic Rhapsody

Каркасы приложений
Набор предопределённых взаимодействующих классов
Предоставляют сервисы при разработке приложений определённого типа
Разработка приложений путём наследования и переопределения

Преимущества использования каркасов
Отсутствие необходимости создания приложений с нуля
Определяют архитектуру целевых систем
Представляют открытые конструкции, могут переопределяться в приложениях

Генерация кода приложений реального времени на основе каркаса
В сгенерированном коде используется API каркаса
Каркас реализует основные абстракции приложений реального времени
Значительная часть функциональности содержится в классах каркаса
Классы каркаса могут быть адаптированы под конкретные нужды
Каркас – это библиотека, независимая от генератора кода
Каркас не ограничивает приложения от использования других библиотек и сервисов ОС

Компоненты каркаса Telelogic Rhapsody
Object Execution Framework (OXF)
OS adapter level
Сервисные классы
Animation framework
CPU
Существующий
код
ОСРВ
Каркас приложения
Сгенерированный код

Виды событий
Асинхронные события
События времени
События вызова (синхронные)

Наследование от классов каркаса

Активный класс
Наследуется от класса OMThread каркаса
Запускает в отдельном потоке функцию Execute
Содержит очередь событий
Предоставляет функцию queue для помещения событий в очередь
В Execute разгребает очередь, передавая события адресатам на обработку в функцию handleEvent
Позволяет перекрыть Execute для реализации другого поведения

Реактивный класс
Наследуется от класса OMReactive каркаса
Предоставляет функцию send для передачи классу асинхронных событий
Помещает полученные асинхронные события в связанный с ним активный класс для диспетчеризации
Получает события от активного класса на обработку, вызывающего его функцию handleEvent
Вызывает виртуальную функцию rootState_processEvent для обработки событий
По умолчанию код для функции rootState_processEvent генерируется на основании диаграммы состояний

Посылка асинхронного события

Диспетчеризация асинхронных событий

Классы каркаса для управления таймаутами

Таймауты
Таймауты – это особый вид событий на которые можно определять реакции на диаграмме состояний
Таймауты создаются в сгенерированном коде при входе в состояние и уничтожаются при выходе
Всеми таймаутами управляет объект TimeoutsManager
При истечении таймаута TimeoutsManager помещает его в очередь активного объекта для диспетчеризации
Таймауты диспетчеризуются активными объектами наравне с другими событиями в очереди

Планирование таймаутов

Синхронные события вызова
События вызова генерируются при вызове тригерных операций класса
В операции создаётся одноимённое событие и сразу же передаётся на обработку в handleEvent
На диаграмме состояний можно определять переходы и реакции на такие события
Реализация для тригерных операций генерируется автоматически

Объекты создаваемые каркасом

Связывание реактивных объектов с активными
По умолчанию связывается с активным объектом MainThread
Связывается с самим собой, если класс объявлен активным
Связывается с содержащим его активным объектом
Может быть связан с любым активным объектом путём вызова функции setActiveContext

Разновидности каркасов
Object Execution Framework (использует ОС)
Interrupt Driven Framework (не использует ОС)
Synchronous Framework (не использует ОС)