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DARTS实时软件分析设计方法 主讲：谢小云 1、DARTS设计方法概述2、DARTS设计方法的设计步骤 3、基于DARTS的洗衣机控制软件设计 4、机器人控制器系统的设计 1、DARTS设计方法概述 通用软件开发的设计： 系统划分为各个功能子模块，再进一步细分为函数，采用自顶向下的设计方法 嵌入式应用软件的设计 通过并发的任务来运作的，应用软件开发的系统设计将系统划分为多个任务，各个任务允许并发执行，通过相互间通信建立联系。 1、DARTS设计方法概述 DARTS(Design Approach for Real-Time Systems) ，它是SAISD(System Analysis System Design结构化分析和设计)方法在实时系统开发中的应用，按照软件生命周期进行软件开发。 DARTS通过将系统分解成任务和定义任务接口的方法，来扩充结构化分析/设计的方法，使得实时应用系统具有并行处理的能力。该开发方法的关键是将一个系统分解为并行的任务，并定义任务间的接口。 1 、DARTS设计方法概述2、DARTS设计方法的设计步骤 3、基于DARTS的洗衣机控制软件设计4、机器人控制器系统的设计 2.1 嵌入式实时软件系统生命周期 需求分析 系统设计－DARTS设计方法 数据流分析 划分任务 定义任务接口 任务设计 模块构筑 任务与系统集成 系统测试 2.2 DARTS-数据流分析 在需求分析的基础上，以数据流图作为分析工具分析系统的数据流，从系统的功能需求开始分析系统的数据流，以确定主要的功能。 数据流图（Data Flow Diagram，DFD）也称为Bubble Chart或Data Flow Graph，它用来描绘系统的逻辑模型，从数据传递和加工的角度，以图形的方式描绘数据在系统中流动和处理的过程，反映系统必须完成的逻辑功能。 2.2 DARTS-数据流分析 数据流图的基本图形符号 2.2 DARTS-数据流分析 数据流图示例 2.2 DARTS-数据流分析 数据流与加工之间的关系 在数据流图中，如果有两个以上数据流指向一个加工，或者是从一个加工中引出两个以上的数据流，这些数据流之间往往存在一定关系。 2.2 DARTS-数据流分析 2.2 DARTS-数据流分析 数据流图的画法 识别系统的输入和输出，画出基本系统模型 把顶层图细化为系统的功能级数据模型 对功能级数据流图中描绘的主要功能进一步细化 2.3 DARTS-划分任务 识别出系统的所有功能以及它们之间的数据流关系，得到完整的数据流图后，下一步是识别出可并行的功能。系统设计人员把可并行、相对独立的功能单元抽象成一个系统任务。 DARTS设计方法提供了怎样在数据流图上确定并发任务的方法。 实时软件系统中并行任务的分解主要考虑系统内功能的异步性。 一个任务可对应一个变换，也可对应多个变换。 2.3 DARTS-划分任务 划分任务的原则: I/O依赖性 如果变换依赖于I/O，速度受限I/O，可独立成任务 在系统中创建与I/O设备数目相当的I/O任务 I/O任务只实现与设备相关的代码 I/O任务的执行只受限于I/O设备的速度，而不是处理器 在任务中分离设备相关性 2.3 DARTS-划分任务 功能的时间关键性： 具有时间关键性的功能应当分离处理出来，成为一个独立的任务，并且赋予这些任务较高的优先级，以满足系统对时间的要求。 2.3 DARTS-划分任务 计算需求 计算量大的功能在运行时势必会占用CPU很多时间，应当让它们单独成为一个任务。 为了保证其他费时少的任务得到优先运行，应该赋予计算量大的任务以较低优先级运行，这样允许它能被高优先级的任务抢占。 多个计算任务可安排成同优先级，按时间片循环轮转 2.3 DARTS-划分任务 功能内聚： 系统中各紧密相关的功能，不适合划分为独立的任务，应该把这些逻辑上或数据上紧密相关的功能合成一个任务，使各个功能共享资源或相同事件的驱动。 把每个变换都作为同一任务中一个个独立的模块，不仅保证了模块级的功能内聚，也保证了任务级的功能内聚 2.3 DARTS-划分任务 时间内聚： 将同一时间内完成的各功能形成一个任务 ，即使这些功能是不相关的 功能组的各功能是由相同的外部事件驱动的（如时钟等），这样每次任务接收到一个事件，它们都可以同时执行 由于减少了任务调度及切换的次数，减少了系统的开销 2.3 DARTS-划分任务 功能的周期执行 将在相同周期内执行的各个功能组成一个任务，使运行频率越高的任务赋予越高的优先级。 频率高的任务赋予高优先级 2.4 DARTS-定义任务间的接口 在数据流图中，接口以数据流和数据存储区的形式存在。 在DARTS中有两类任务接口模块