043_Tìm hiểu hệ điều hành thời gian thực MCOS và phát triển một số ứng dụng

-71-

TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC μC/OS VÀ PHÁT TRIỂN
MỘT SỐ ỨNG DỤNG

Trần Minh Thuấn
MSV: 0320306
Email:
Người hướng dẫn:
PGS.TS. Nguyễn Ngọc Bình

1. Giới thiệu
Khái niệm lập trình nhúng trên các thiết bị
hiện còn là khái niệm mới lạ với sinh viên và
các nhà phát triển trong nước. Việc tạo dựng
phần mềm nhúng thường phải tuân theo những
đặc tả toán học chặt chẽ và quy trình đòi hỏi
phải có hiểu biết phần cứng tốt. Chính vì thế,
người phát triển không biết nên phải bắt đầu từ
đâu trong quá trình phát triển.
Luận văn trình bày cách tiếp cận (phân
tích, thiết kế và triển khai) một số ứng dụng
nhúng sử dụng hệ điều hành thời gian thực
μC/OS. Đây là một hệ điều hành rất nhỏ nhưng
hiện đã được áp dụng vào rất nhiều dự án lớn,
có yêu cầu thời gian thực cứng (như các hệ
thống hàng không, y tế) . Đồng thời luận văn
cũng kết hợp giữa kiến trúc phần mềm nhúng
sử dụng hệ đìều hành thời gian thực với cách
tiếp cận hướng đối tượng trực quan với ngôn
ngữ đặc tả trực quan UML-Real time (mở rộng

của ngôn ngữ UML cho thời gian thực).
2. Tổng quan về các hệ thống nhúng
Phần này có thể quá quen thuộc với những ai
tìm hiểu về hệ thống nhúng. Tuy nhiên, điều mà
luận văn muốn giới thiệu ở đây là khả năng tiếp
cận phần mềm nhúng với những kiến thức nền
tảng cơ bản. Chúng ta không chỉ định nghĩa
phần mềm nhúng là thế nào, mà còn phải tìm
hiểu các cấu tạo và nguyên lí của nó. Điều này
là rất cần thiết.
3. Hệ điều hành thời gian thực μC/OS
Luận văn đi vào phân tích kiến trúc của hệ
điều hành thời gian thực μC/OS. Các dịch vụ
thời gian thực của μC/OS được phân tích với
khía cạnh đáp ứng đầy đủ các yêu cầu khắt khe
của một hệ thống thời gian thực. μC/OS làm
việc theo kiểu preemtive với các tiến trình.
Kiểu này luôn lựa chọn tiến trình có độ ưu tiên
cao nhất để
thực thi ngay.
Hệ điều hành thời gian thực μC/OS cũng
cung cấp các cơ chế để đồng bộ hoá dữ liệu
chia sẻ, lập lịch các tiến trình chạy….
4. Thiết kế hệ thống nhúng
Phần này đi vào các phương pháp đặc tả và
thiết kế hệ thống nhúng. Trong luận văn, người
trình bày cũng bám theo cách đặc tả phần mềm
nhúng dựa vào hệ đi
ều hành thời gian thực. Với
kiến trúc này, người thiết kế có thể được đảm

bảo các hệ thống thời gian thực luôn đáp ứng
các yêu cầu về mặt thời gian. Mọi tác vụ liên
quan tới việc chia sẻ và lập lịch tiến trình đều
được đảm nhiệm bởi nhân thời gian thực
μC/OS.
Cách tiếp cận hướng đối tượng trong hệ
thống nhúng được mô hình bởi ngôn ngữ mô
hình hoá UML-Realtime, một mở rộng của
UML cho thời gian thực.
5. Các ví dụ ứng dụng phát triển sử dụng
hệ điều hành thời gian thực μC/OS
Luận văn đi vào phân tích và thiết kế các hệ
thống để làm nổi bật tính ưu việt của hệ điều
hành μC/OS trong quá trình phát triển. Chương
-72-

trình được chia thành các tác vụ và khởi tạo
chạy đa nhiệm cho các tác vụ trong hệ điều
hành thời gian thực μC/OS.
Ứng dụng phát triẻn ở đây là hệ thống điều
khiển thang máy. Đây là một hệ thời gian thực
cứng. Người phát triển luôn phải chú ý tới vấn
đề đảm bảo được đáp ứng thời gian của hệ
thống. Chương trình ứng dụng cũng sử dụng
cách tiếp cận hướng đối tượng để giải quyết bài
toán.
Môi trường phát triển: Visual C++
6. Kết quả luận văn
Luận văn đã thực hiện các bước phân tích và
ứng dụng hệ điều hành thời gian thực μC/OS

cho phát triển hệ thống nhúng. Về chương trình
ứng dụng, luận văn đã thực hiện xây dựng
chương trình demo cho bài toán thang máy.
Các quá trình phát triển đều bám sát vào các tác
vụ mà μC/OS cung cấp.
7. Tài liệu tham khảo
[1] Qing Li and Carolyn Yao, “Real-Time
Concepts for Embedded Systems”,
ISBN:1578201241, CMP Books © 2003
[2] Michael Barr, “Programming
Embedded System in C and C++”,
Publisher: O'Reilly , First Edition
January 1999, ISBN: 1-56592-354-5,
191 pages.
[3] Ivan Porres Paltor and Johan Lilius, “A
case study on designing embedded
system using the UML notation”, Abo
Akademi University, Department of
Computer Science, Lemminkaisenkatu
14, FIN-20520 Turku, Finland.
[4] Jason Andrews, “Co-verification of
hardware and software for ARM SoC
Design”, Library of Congress Cataloging
in Publication Data.
[5] Byte Craft Limited, “First steps with
embedded systems”, 421 King Street
North.
[6] Jack G.Ganssle, “Art of Designing
Embedded Systems”.
[7] Jean J. Labrosse, “μC/OS-II, the real-

time kernel”.
[8] Micrium, Inc. “μC/OS-View v1.1 Users
Manual”.