本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理和代碼生成分析領(lǐng)域，尤其涉及一種針對(duì)中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代碼框架的生成，進(jìn)而對(duì)補(bǔ)充完整的代碼做分析驗(yàn)證的方法。

背景技術(shù)：

中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(interrupt-driven system)是指一類由系統(tǒng)任務(wù)和中斷處理程序組成的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)要求較高的安全性和可靠性，任何微小的錯(cuò)誤都可能造成人員傷亡或后果難以估計(jì)的重大損失。在現(xiàn)實(shí)生活中，中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于安全關(guān)鍵系統(tǒng)中，如醫(yī)療輔助系統(tǒng)、軌道交通控制系統(tǒng)、航空航天控制系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)的正確性保障有著特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在這種情況下，怎么正確高效的構(gòu)建編寫出中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是一個(gè)值得探索的方向。中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)具體不同的應(yīng)用場(chǎng)景，會(huì)有不同的要求和編寫過程，這對(duì)代碼的可讀性和正確性提出更高的要求，將不同應(yīng)用場(chǎng)景下的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為相對(duì)固定模式下的系統(tǒng)模型，可簡(jiǎn)化中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)編寫流程并提高準(zhǔn)確率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序生成和分析方法，以減少程序錯(cuò)誤和提高開發(fā)效率，并在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步代碼分析，確定其是否滿足中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序生成和分析方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；

步驟2，根據(jù)步驟1獲取的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)建立中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型；

步驟3，根據(jù)步驟2建立的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型導(dǎo)出代碼框架，所述代碼框架包括中斷處理程序、系統(tǒng)任務(wù)處理程序；

步驟4，將系統(tǒng)任務(wù)處理程序中的任務(wù)子函數(shù)人工填充完整，并使用WCET分析工具分析其函數(shù)最壞運(yùn)行時(shí)間；

步驟5，對(duì)比源代碼框架中的最壞時(shí)間標(biāo)注，判斷其是否滿足要求進(jìn)行處理。

所述步驟1中，中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包括中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的中斷事件、中斷及其處理程序、系統(tǒng)任務(wù)及其處理程序、共享變量。

所述步驟2包括：

步驟21，輸入中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)及其處理程序信息，中斷及其處理程序信息；

步驟22，輸入中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所能發(fā)生的中斷事件信息；

步驟23，對(duì)輸入中斷事件選擇設(shè)計(jì)好的中斷處理程序和任務(wù)處理程序進(jìn)行處理。

所述步驟23的具體步驟為：對(duì)輸入的中斷事件選擇設(shè)計(jì)好的中斷處理程序，分配控制命令字，期間要檢查中斷處理程序是否有足夠CPU時(shí)間響應(yīng)該中斷事件；再將處理中斷事件所需消耗的CPU時(shí)間按設(shè)計(jì)分割成一個(gè)或多個(gè)小的時(shí)間片，對(duì)每個(gè)時(shí)間片選擇某個(gè)任務(wù)處理程序，表示在該系統(tǒng)任務(wù)內(nèi)運(yùn)行中斷事件引發(fā)的操作，運(yùn)行時(shí)間為此時(shí)間片所規(guī)定的時(shí)間，期間需要檢查選擇的系統(tǒng)任務(wù)處理程序所剩CPU運(yùn)行時(shí)間是否滿足分割出時(shí)間片要求。

所述步驟3中，中斷處理程序中包含其所需響應(yīng)的中斷事件，并設(shè)置好對(duì)應(yīng)的控制命令字；系統(tǒng)任務(wù)處理程序包含在其CPU時(shí)間內(nèi)所需運(yùn)行的中斷事件處理時(shí)間片操作，每個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)一個(gè)任務(wù)子函數(shù)，根據(jù)中斷處理程序中設(shè)置的控制命令字確定調(diào)用哪個(gè)任務(wù)子函數(shù)完成處理，期間需要對(duì)生成的函數(shù)使用注釋或其它方式標(biāo)注其設(shè)計(jì)信息。

所述步驟4中，使用WCET分析工具對(duì)源碼以函數(shù)為單位計(jì)算各任務(wù)子函數(shù)的實(shí)際最壞運(yùn)行時(shí)間。

所述步驟5包括：所述對(duì)比最壞時(shí)間標(biāo)注包含以下步驟：

步驟51：對(duì)比WCET工具計(jì)算出的任務(wù)子函數(shù)最壞運(yùn)行時(shí)間和代碼框架生成時(shí)的最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注；

步驟52：若對(duì)每個(gè)任務(wù)子函數(shù)計(jì)算出的時(shí)間都不大于其最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注，則代碼符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求代碼生成結(jié)束；若某個(gè)任務(wù)子函數(shù)計(jì)算出的時(shí)間大于最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注，則選擇以下任一種方式：

(1)重新設(shè)計(jì)該任務(wù)子函數(shù)，轉(zhuǎn)至步驟4；

(2)重新設(shè)計(jì)中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型，轉(zhuǎn)至步驟2。

有益效果：本發(fā)明所述的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代碼生成和分析方法，將中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段轉(zhuǎn)化為滿足系統(tǒng)要求的模型，使之生成代碼框架并做一定分析驗(yàn)證，本發(fā)明所述的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明提供了一種中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代碼框架生成方法，減少了中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和編寫階段的人為錯(cuò)誤，提高了編寫效率。

(2)本發(fā)明所述的生成方法分析了具體任務(wù)子函數(shù)的最壞運(yùn)行時(shí)間，確定是否滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，提高了中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

一.中斷驅(qū)動(dòng)程序模型

中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(interrupt-driven system)是指一類由系統(tǒng)任務(wù)和中斷處理程序組成的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。在不同應(yīng)用場(chǎng)景下會(huì)有比較大的差別，將其歸納到相對(duì)固定模式的模型下，便于進(jìn)行后續(xù)處理。本發(fā)明中，中斷驅(qū)動(dòng)程序模型的主要要素有：

1)中斷事件：指在中斷程序運(yùn)行過程中，發(fā)生的外部事件，這些發(fā)生的中斷事件的處理有時(shí)間要求，必須在限定時(shí)間內(nèi)處理完成，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響程序的正確運(yùn)行。具體的屬性有：

a)類型：周期發(fā)生/隨機(jī)發(fā)生；

b)重復(fù)頻率：如果是周期中斷，其周期是多少；

c)中斷間隔：如果是隨機(jī)中斷，其最小間隔是多少；

d)動(dòng)態(tài)執(zhí)行時(shí)間上限：在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，從中斷信號(hào)被響應(yīng)開始計(jì)算，最長(zhǎng)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)必須完成；

e)CPU時(shí)間：處理完該中斷事件CPU所需運(yùn)行的時(shí)間。

2)中斷及其處理程序：是指中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中響應(yīng)具體中斷事件的程序。其作用是將中斷處理程序與某中斷事件相綁定，在某中斷事件發(fā)生時(shí)，由該中斷處理程序進(jìn)行處理，設(shè)置控制變量命令字，確保系統(tǒng)任務(wù)正確運(yùn)行。具體的屬性有：

a)中斷號(hào)

b)優(yōu)先級(jí)

c)類型：周期發(fā)生/隨機(jī)發(fā)生；

d)重復(fù)頻率：如果是周期中斷，其周期是多少；

e)中斷間隔：如果是隨機(jī)中斷，其最小間隔是多少；

f)CPU時(shí)間：該中斷處理程序所能占據(jù)的CPU運(yùn)行時(shí)間；

g)偏移量：對(duì)于系統(tǒng)調(diào)度任務(wù)，該處理在周期內(nèi)開始執(zhí)行時(shí)的偏移量是多少；

3)系統(tǒng)任務(wù)及其處理程序：是指中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中處理中斷事件引發(fā)的具體操作的程序。在某中斷事件發(fā)生時(shí)，先由其綁定的中斷處理程序進(jìn)行處理，設(shè)置好控制變量命令字，再將該中斷事件處理的實(shí)際操作根據(jù)具體情況和系統(tǒng)設(shè)計(jì)分割成一份或多份，分別放置于選定的系統(tǒng)任務(wù)中。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)不同的控制變量命令字，執(zhí)行不同的處理，完成中斷事件所引發(fā)的具體操作流程。具體的屬性有：

a)任務(wù)號(hào)

b)優(yōu)先級(jí)

c)類型：周期發(fā)生/隨機(jī)發(fā)生；

d)重復(fù)頻率：如果是周期中斷，其周期是多少；

e)中斷間隔：如果是隨機(jī)中斷，其最小間隔是多少；

f)CPU時(shí)間：該系統(tǒng)任務(wù)處理程序所能占據(jù)的CPU運(yùn)行時(shí)間；

4)共享變量：是指在系統(tǒng)任務(wù)的具體操作中會(huì)被多處訪問的讀寫變量。

二.中斷驅(qū)動(dòng)程序代碼框架生成和分析

本發(fā)明主要聚焦于如何將中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模型，并進(jìn)行代碼框架的生成和代碼分析，下面根據(jù)說明書附圖1所示對(duì)本發(fā)明的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序生成和分析方法做進(jìn)一步說明。

步驟1，獲取中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的中斷事件、中斷及其處理程序、系統(tǒng)任務(wù)及其處理程序、共享變量等信息。

步驟2，根據(jù)步驟1獲取的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)建立中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型；這里需要開發(fā)相應(yīng)的工具程序根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)信息建立成系統(tǒng)模型，具體過程如下：

步驟21，輸入中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)及其處理程序信息，中斷及其處理程序信息；

步驟22，輸入中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所能發(fā)生的中斷事件信息；

步驟23，對(duì)輸入的事件選擇設(shè)計(jì)好的中斷處理程序，分配控制命令字，期間要檢查中斷處理程序是否有足夠CPU時(shí)間響應(yīng)該中斷事件；再將中斷事件所需消耗的CPU時(shí)間按設(shè)計(jì)分割成一個(gè)或多個(gè)小的時(shí)間片，對(duì)每個(gè)時(shí)間片選擇某個(gè)任務(wù)處理程序，表示在該系統(tǒng)任務(wù)內(nèi)運(yùn)行中斷事件引發(fā)的操作，運(yùn)行時(shí)間為此時(shí)間片所規(guī)定的時(shí)間，期間需要檢查選擇的系統(tǒng)任務(wù)處理程序所剩CPU運(yùn)行時(shí)間是否滿足分割出時(shí)間片要求。

步驟3，根據(jù)步驟2建立的中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型導(dǎo)出代碼框架，該框架主要包括中斷處理程序、系統(tǒng)任務(wù)處理程序；其中，中斷處理程序中包含了他所需響應(yīng)的中斷事件，并設(shè)置好對(duì)應(yīng)的控制命令字；系統(tǒng)任務(wù)處理程序包含了在其CPU時(shí)間所需運(yùn)行的中斷事件處理時(shí)間片操作，每個(gè)時(shí)間片對(duì)應(yīng)一個(gè)任務(wù)子函數(shù)，根據(jù)中斷處理程序中設(shè)置的控制命令字確定調(diào)用哪個(gè)任務(wù)子函數(shù)，完成處理，期間需要對(duì)生成的函數(shù)使用注釋或其他方式標(biāo)注其他設(shè)計(jì)信息，如該函數(shù)運(yùn)行的CPU時(shí)間上限、所要訪問到的共享變量等。

步驟4，將系統(tǒng)任務(wù)處理程序中的任務(wù)子函數(shù)人工填充完整，然后對(duì)已人工填充完整的任務(wù)子函數(shù)使用WCET(Worst-case Execution Time)分析工具分析函數(shù)最壞運(yùn)行時(shí)間，使用WCET分析工具對(duì)源碼以函數(shù)為單位計(jì)算各任務(wù)子函數(shù)的實(shí)際最壞運(yùn)行時(shí)間。

步驟5，對(duì)比源代碼框架中的最壞時(shí)間標(biāo)注，判斷其是否滿足要求進(jìn)行處理。其中對(duì)比最壞時(shí)間標(biāo)注包含以下步驟：

步驟51：對(duì)比WCET工具計(jì)算出的任務(wù)子函數(shù)最壞運(yùn)行時(shí)間和代碼框架生成時(shí)的最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注；

步驟52：若滿足條件即對(duì)于每個(gè)任務(wù)子函數(shù)計(jì)算出的時(shí)間都不大于其最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注，則所編寫中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代碼符合設(shè)計(jì)要求代碼生成結(jié)束，若某個(gè)任務(wù)子函數(shù)不滿足條件即計(jì)算出的時(shí)間大于最壞運(yùn)行時(shí)間標(biāo)注，需要進(jìn)行反饋處理，可有以下兩種處理方式：(1)任務(wù)子函數(shù)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)則重新設(shè)計(jì)任務(wù)子函數(shù)，減少子函數(shù)操作內(nèi)容，將多出內(nèi)容移至同中斷事件其他時(shí)間片，轉(zhuǎn)至步驟4；

(2)若任務(wù)子函數(shù)無法做切割或重改后仍無法滿足時(shí)間限制，則需要重新設(shè)計(jì)中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型，延長(zhǎng)處理該任務(wù)子函數(shù)所屬中斷事件的CPU時(shí)間，轉(zhuǎn)至步驟2。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。