基于NCL邏輯的異步MCU設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于NCL邏輯的異步MCU設(shè)計(jì)的中期報(bào)告中期報(bào)告：1.研究背景嵌入式系統(tǒng)是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中重要的組成部分，通過嵌入式系統(tǒng)可以完成對(duì)外部物理環(huán)境的感知及控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能，嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性往往是其設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。NCL（NetCommunicationLanguage）是一種基于消息和通信的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模語言，用于描述系統(tǒng)中的行為并發(fā)性，NCL語言不僅適用于通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，而且是一種通用的并發(fā)行為描述語言，對(duì)于設(shè)計(jì)并發(fā)行為的嵌入式系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。異步MCU（MicrocontrollerUnit）是一種可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)編程的嵌入式系統(tǒng)，與同步MCU相比，異步MCU具有不依賴硬件中斷的低功耗特點(diǎn)，能夠有效降低系統(tǒng)的功耗。因此，將NCL語言應(yīng)用于異步MCU的多任務(wù)編程中，可以有效提高異步MCU的并發(fā)執(zhí)行能力和實(shí)時(shí)性能。2.研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于異步MCU和NCL語言的研究較為活躍，但是將兩者結(jié)合的研究還比較少。國外學(xué)者ChunxiaoLi等人提出了基于NCL語言的HDSL編譯器，可以將NCL語言編譯為異步MCU的多任務(wù)程序，但是該工具對(duì)于異步MCU硬件架構(gòu)的要求較高，不適用于現(xiàn)有異步MCU。國內(nèi)學(xué)者黃鋼等人提出了一種基于NCL語言描述的異步串行通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了NCL語言和異步系統(tǒng)的優(yōu)勢，但是只是針對(duì)串行通信場景進(jìn)行了研究。3.設(shè)計(jì)思路本課題旨在設(shè)計(jì)一種基于NCL邏輯的異步MCU多任務(wù)編程方案，該方案通過將NCL語言中的并發(fā)行為轉(zhuǎn)化為異步MCU中的多任務(wù)執(zhí)行，以提高異步MCU的執(zhí)行效率和實(shí)時(shí)性。具體思路如下：（1）設(shè)計(jì)NCL語言與異步MCU任務(wù)的映射關(guān)系，將NCL語言中的行為轉(zhuǎn)化為異步MCU任務(wù)，以解決NCL語言與異步MCU不兼容的問題。（2）基于異步MCU的任務(wù)優(yōu)先級(jí)和調(diào)度機(jī)制，設(shè)計(jì)一種能夠滿足NCL需求的任務(wù)調(diào)度算法，以充分發(fā)揮異步MCU的多任務(wù)處理能力。（3）設(shè)計(jì)基于NCL語言的異步MCU多任務(wù)編程框架，包括任務(wù)管理、優(yōu)先級(jí)分配、調(diào)度器等，以提高異步MCU的編程效率和可維護(hù)性。4.設(shè)計(jì)方案本課題的設(shè)計(jì)方案主要包括以下幾個(gè)方面：（1）硬件平臺(tái)的選擇。本課題選擇了STM32系列異步MCU作為硬件平臺(tái)，該系列MCU具有良好的開發(fā)環(huán)境和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。（2）NCL語言與異步MCU的映射關(guān)系設(shè)計(jì)。將NCL語言中的行為轉(zhuǎn)化為異步MCU任務(wù)，可以通過考慮NCL模型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程來實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)NCL語言中的一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)化為異步MCU中一個(gè)任務(wù)的結(jié)束和另一個(gè)任務(wù)的開始。（3）任務(wù)調(diào)度算法設(shè)計(jì)。異步MCU中常用的任務(wù)調(diào)度算法包括輪詢調(diào)度算法、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法和時(shí)間片調(diào)度算法等。基于NCL語言的異步MCU多任務(wù)編程方案，需要設(shè)計(jì)一種能夠滿足NCL需求的任務(wù)調(diào)度算法。本課題選擇了基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度算法，可以將NCL語言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移與異步MCU的任務(wù)優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)，以確保任務(wù)執(zhí)行的正確性和實(shí)時(shí)性。（4）異步MCU多任務(wù)編程框架設(shè)計(jì)。本課題將基于NCL語言的異步MCU多任務(wù)編程框架分為三個(gè)層次：任務(wù)管理層、任務(wù)調(diào)度層和應(yīng)用程序?qū)?。其中，任?wù)管理層負(fù)責(zé)任務(wù)的創(chuàng)建、初始化、刪除等管理工作；任務(wù)調(diào)度層負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度和優(yōu)先級(jí)分配等工作；應(yīng)用程序?qū)迂?fù)責(zé)具體業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。5.預(yù)期成果完成本課題后，可以得到基于NCL邏輯的異步MCU多任務(wù)編程方案，具體成果包括：（1）NCL模型與異步MCU任務(wù)的映射關(guān)系設(shè)計(jì)方案。（2）基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度