加熱罐實時控制案例分析
功能分析：
這個例子的實質就是乙個電機控制系統，系統的核心就是控制電動閥。溶液由閥門流進加熱罐，由加熱罐地底部的排水管流出，罐中還有乙個可控的加熱器，系統如圖所示。
在這個控制系統中，假設電機控制閥門位置，從罐中流出的液體的速率與液面高度成正比，罐中溶液混合極好，沒有溫度梯度，沒有熱量損失。就熱能來說，溫度的變化取決於流入流出的溶液間的能量傳輸和加熱器釋放的能量。測量裝置有兩個，分別測量液位和溫度。控制系統需要保證液體的溫度和所處的液位符合要求。由此可以建立相應的控制過程模型。
控制系統的結構：
如圖所示，採用雙環控制結構，內環控制閥門位置，外環控制液面。
如果你是軟體設計者，要實現這些實時功能，要設計幾個實時任務？：
全部任務及其優先順序順序是：
驅動任務；
報警任務；
閥門/液面控制任務；
溫度控制任務；
檢測任務；
資料 記錄任務；
輸出流和操作員的互動後台任務；
最高優先順序的
的任務是資料採集和驅動控制。例如adc和電機驅動訊號傳送，必須保證高的實時性，要求的計算時間足夠短。
控制計算是次高優先順序的任務，由於液面控制室串聯形式，把控制部分分作兩個任務。液面控制環的取樣時間要長於閥門位置環，這樣使cpu的效率分更高。
比控制人物優先順序更低的任務是檢測任務，它的功能是根據生產狀況的檢測，確定控制的給定值，常常由管理生產的計算機傳送到控制計算機。本例中檢測任務設定初始給定值，然後改變為新的給定值。
資料記錄任務的優先順序更低，它的功能是使用採集到的資料資料資訊進行引數調節，或者故障診斷。
後台任務的優先順序最低，後台主要是提供與作業系統的介面，與操作人員互動作用。操作系介面的特徵取決於特殊的實時軟體，以及所使用的作業系統。在後台有幾個不同功能的情況下，採用擴充套件的操作介面，可以把這些功能分解為幾個單獨的任務，以相同的優先順序進行時間片任務排程。
在這個系統中，如果液面超過某個預定的極限值，就看做是異常狀態或者有潛在危險。因此必須立刻採取某些措施，建立乙個報警任務來處理這種情況。它的優先順序比控制任務的優先順序高，保證報警及時進行。報警時可以切斷溶液的輸入和關斷加熱器。報警任務可以直接驅動輸出，讓閥門和關斷加熱器。報警任務首先懸掛其他任務，然後直接傳送驅動命令到外部裝置，同時記錄資訊到輸出流，通過聲光訊號或者**語音頻號等通知操作人員。
該系統有哪些強實時功能需求？需要對哪些實時事件進行實時響應，對允許的實時延遲的數量級進行估計。
強實時功能有
資料採集和驅動控制，例如adc和電機驅動訊號傳送，必須保證高的實時性，要求的計算時間足夠短。為了保證模擬數字轉換的實時性，在考慮adc效能和相關引數的前提下，可以設定adc響應時間在30ms以內，從而滿足實時測量的需求。電機驅動訊號與閥門位置控制緊密相關，而且在控制迴路中處於內環部分，必須保證有較高的實時性，根據實際需求（例如某can匯流排控制驅動電機通訊報文要求的位元組訊號間隔時間最大為3ms）可以設定其響應時間在3ms以內，能夠保證電機控制的實時性和控制功能的正確性。同時在滿足整體實時性功能完整的同時，還要保證器件、通訊的時序要求，例如伺服電機的驅動訊號是匯流排訊號的時候，相應通訊報文字節訊號傳送的時間間隔不能超過硬體協議的規定值，否則會產生通訊錯誤，無法達到基本的控制要求。因此，在進行系統除錯的時候，硬體和軟體的除錯要同時進行，計算機上的模擬與硬體執行的實際情況是不同的。
這幾個實時任務是時間觸發的還是事件觸發的，如果是時間觸發的，週期大約是多少？
根據控制功能的邏輯功能，驅動任務、報警任務、閥門控制任務、溫度控制任務是事件觸發的可以根據狀態轉換圖設計相應的自動機模型。而
檢測任務、資料記錄任務、輸出流和操作員的互動後台任務都具有一定的獨立性，只需要按照時間週期進行就能滿足要求，是時間觸發的。例如，檢測任務中，溫度檢測和、液面檢測閥門位置檢測都需要較高的取樣速率以滿足實時控制任務的需求。可以設定溫度檢測的時間週期為20ms，液面檢測任務的時間觸發週期為20ms。資料記錄任務的實時性要求不高，優先順序也較低，可以設定其出發週期為100ms，充分利用硬體資源。輸出流和後台互動任務要滿足人體工程學需求，例如按鍵響應、螢幕的重新整理、鍵盤等外接裝置的響應等。
任務間通訊與資料、硬體資源依賴關係：
各個任務之間由於存在一定的邏輯關係，因此在邏輯、時序上有一定的依賴關係。例如驅動任務和溫度控制必須要在液面檢測和溫度檢測得到相應判斷結果之後才能執行其相應的功能。
同時，由於各個任務之間可能共享資料、硬體資源等，也存在一定的依賴性。例如多個受控裝置都是通過同一通訊通道進行通訊的，在硬體資源不充足的情況下要根據優先順序等因素考慮，合理分配控制權
由於為了使整個系統具備恰當的功能，任務中的資訊變化、傳輸必須是有序的。各個任務之間的資料依賴關係如下，左邊一列是產生資料的任務，右邊一列是使用資料的任務，中間一列表示資料的特徵。多數任務既耗散資料，同時也產生資料。
在進行軟體設計時，需要考慮到資料傳送、拷貝時的安全，充分利用中斷互斥技術等。
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