摘要 摘 要 在机电系统中，实时软件比传统软件具有更严格的要求，并且传统的软件局限于具体的物理硬件，运用面向对象和结构化程序设计既很好地满足了实时性的要求，又减轻了程序员
摘 要 在机电系统中，实时软件比传统软件具有更严格的要求，并且传统的软件局限于具体的物理硬件，运用面向对象和结构化程序设计既很好地满足了实时性的要求，又减轻了程序员的工作量，增加了软件的可扩展性、可重用性和可维护性。
关键词：机电系统，实时软件，面向对象设计
1 引言
机械系统的控制正经历一场新的革命，传统的机械系统控制核心部分正逐渐被软件所代替，尤其是随着电子技术与计算机技术的发展和完善，以计算机控制软件为核心的机电控制系统 (如图 ?)得到越来越多的应用，以前由机械构件完成的控制功能正通过软件发出电信号来驱动执行器来完成，具有更高的稳定性和可靠性。
面向对象程序设计是软件系统设计与实现的新方法，它支持一种结构化程序设计思想，成为所有软件开发设计领域及每个程序员都采用的程序设计方法，这种思想采用模块分解与功能抽象，自顶而下、分而治之的手段，从而有效地将一个复杂的程序系统的设计任务分为许多易于处理和控制的子系统，这些子任务都可以独立编程，增加了软件的可扩展性、可重用性和可维护性。这种方法在机电系统实时控制软件开发中同样有突出的优势，本文详细介绍了这一应用过程。
2.1 任务与状态的划分每个机电系统总是要完成一定的功能，所以在编制机电系统控制软件时，首先我们必须清楚整个系统是怎样工作的，然后可以按照外部硬件动作的时间顺序或者不同的硬件部分将整个系统分成不同的任务单元，比如：一个任务完成水平移动;另一个任务完成上下移动。任务是系统运行的基本单元，在每个任务的内部又可以按照严格的逻辑顺序关系划分成一系列的状态，每一个状态具体刻划了任务内部的具体动作，它在当前任务内只能运行一次。每次只有一个运行状态是处于激活状态，每个激活状态控制着当前任务的当前动作。在划分任务和状态时有三个原则： 每个任务和状态必须是独立的; " 每个任务和状态通过他们之间的逻辑转换关系发生联系; 所有任务和状态的集合能满足整个系统的设计要求;
2.2 中间接口层传统的机电系统控制软件在开发时，往往与对具体的硬件的操作有紧密联系，编制的软件代码只局限于具体的不同的硬件，可移植性差。应用面向对象技术，可以运用对象封装每个状态，在程序开发时，不必考虑对硬件的操作，而另外有类似于驱动程序的中间接口层部分专门负责对硬件的操作，这样编制的软件代码具有良好的可移植性、可重用性和可维护性，外界用户只需与类提供的接口函数建立联系即可。
3 机电系统的实时性
实时软件与传统软件相比，它不仅要求信息传输的数量和逻辑的正确性，更强调在规定的时间里执行相应的操作，尤其是在机电系统实时控制软件中，实时性是至关重要的，软件的误时操作会导致严重的系统损失或财产损失，甚至是操作人员的伤亡。
3.1实时性要求机电系统控制软件的实时性要满足两方面的要求：一是实时动作响应：由于机电系统按照一定的时间顺序或逻辑顺序划分为不同的任务和状态，具有连续性，因此每个动作的实时响应是系统的正常运行的保证，否则，系统运行会发生混乱;二是实时数据处理：它包括实时数据采集、计算和传输。计算机在采样时，由奈奎斯特采样定理，只有当 G(!!*G5’H 时，才不会产生失真，这就要求软件对数据信息的计算要有很高的速度，保证高的 G(。另外，数据的实时处理也影响动作的实时响应。
3.2实时性实现要满足机电系统控制软件的实时性要求，有以下三种途径： 单一扫描法：这种方法按照给定的任务顺序，对所有的任务进行循环扫描。如果某个任务在扫描时满足条件，则执行对这个任务的操作直至完成再跳出，执行对下一个任务的扫描，这样保证所有任务的并行处理。如果计算机的速度足够快，这种方法几乎可以解决所有的实时性问题，但是，对实时性要求高的任务来说，扫描时间会超过它的实时响应等待时间，无法满足实时性要求。 嵌套扫描法：这种方法是对单一扫描法的改进，系统中每个任务的实时性要求不同，有的高，有的低，因此，我们对实时性要求低的任务组仍采用单一扫描法，而把实时性要求高的任务组嵌入单一扫描法的内部，在扫描每一个实时性要求低的任务时，对实时性要求高的任务组扫描一遍，以满足它们的实时性要求。
面向对象技术在 /0 年代已经得到了很大的发展，并且已在计算机科学、信息科学和系统科学中得到了有效应用，显示出其强大的生命力。在机械系统领域，计算机软件的作用也已经得到了普遍的重视，随着机电系统规模的扩大和复杂性的增加，控制软件的开销也惊人地增加了，软件的可靠性和可维护性面临挑战。一方面，迫切需要各种大型的，复杂的软件系统;另一方面，又要求软件的开发周期越来越短。在这种情况下，面向对象设计有其巨大的潜力和优越性，尤其是各种快速开发工具的出现，如 1 2 2 34$56， 7*589$ 等，面向对象设计在机电系统实时控制软件开发中有广阔的应用前景。
参考文献
汪成为 郑小军 彭木昌著，面向对象分析、设计及应用< 国防工业出版社
王 燕著，面向对象的理论与 1 2 2实践，清华大学出版社
《面向对象设计在机电系统实时软件中的应用》来源：《工业控制计算机》，作者：陈仲生，杨拥民。
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