中科大嵌入式作业8.docx

嵌入式作业第八次? 使用FSM建模时,如何确定状态,如何确定时钟,同步还是异步?Moore有限状态机的输出取决于其状态，而与输入无关。这类状态机在输入发生变化时还必须等待时钟的到来，时钟状态发生变化时才导致输出的变化。这种行为可用一个带case语句的单进程来模拟，它根据状态值执行分支语句。Moore有限状态机的状态转移图的例子如下图，后面是其相应的行为模型。在Mealy有限状态机中，输出不仅取决于其状态，还和输入有关。一旦输入信号或状态发生变化，输出信号即刻发生变化。除了可采用同Moore有限状态机的建模方式外，还可以采用下列的方式：使用两个进程，一个进程用于描述状态机的同步建模，另一个进程对状态机的组合部分进行建模。下面是一个例子。Mealy状态机的输出不与时钟同步， Moore状态机的输出仅为当前状态的函数，状态机的输入发生变化还必须与时钟同步。? 调研针对嵌入式系统的扩充的Petri网模型PRESPetri网模型：Petri网是系统建模分析的工具，特别适合描述系统中进程或部件的顺序、并发、冲突及同步关系，其对真并发的适当描述是其他建模方法无法相比的独特优势。作为一种系统模型，Petri网不仅可以描述系统的静态结构，还能够描述系统的动态行为。Petri网模型既有严格抽象的数学定义和规则，又有形象直观的图形表示，对于大规模复杂系统，Petri网模型经扩展后，可以分层描述，逐步求精，便于同面向对象方法结合。嵌入式系统建模是Petri网的一个重要领域。但由于传统的Petri网的体积往往比较大，即使是模型相对较小的系统，缺乏分层和组合结构，往往很难描述和理解复杂的系统。而且传统的Petri网模型对数据流的描述能力有限，也缺乏时间的概念，然而在嵌入式应用领域，时间是一个至关重要的因素。所以通常需要通过扩充传统Petri网的功能，引入新的方法，使Petri网能够胜任面向数据处理、有时间约束的复杂嵌入式系统设计应用，成为嵌入式系统建模的主要方法。针对嵌入式系统扩充的Petri网模型：为了解决传统Petri网模型对描述嵌入式系统的缺陷，人们提出多种Petri网的扩充形式，比如：着色Petri网、时间Petri网、双变迁Petri网、受控Petri网、面向对象Petri网、扩展时间Petri网和嵌入式系统表述Petri网。着色Petri网（CPN）通过对Petri网中的令牌设置以不同的颜色，实现对标识的分类，不同的标识类型可以表示令牌或数据信息，弧也可以表示控制流和数据流，变迁则可以实现数据处理，从而提高了模型的数据表示和处理能力。但没有考虑时间、分层的因素。时间Petri网（TPN）通过对每个变迁都赋予时间区间，使能的变迁只有在这个时间区间内才能发生，否则将失去发生权。可见TPN较好地解决了时间问题，但缺少对数据处理问题的考虑。双变迁Petri网（DTPN）是通过对变迁扩充为两类：控制变迁和数据变迁。数据变迁专门处理数据，从而提高模型的数据处理能力，同样DTPN缺少对时间和结构分层的考虑。受控Petri网（Controlled Petri Net，CPN）是通过将控制思想引入Petri网模型，扩展外部接口库所，通过发送令牌影响系统的行为，使封闭系统变成开发系统，提高模型的交互能力。面向对象Petri网（OO-PN）将面向对象理论和Petri网理论有机结合起来，根据面向对象方法的原则对基本Petri网进行扩展，在继承了Petri网长处的基础上，又能有效地避免Petri网的状态空间爆炸问题，成为大规模复杂系统建模的重要方法。扩展时间Petri网（ETPN）借鉴了CPN和TPN的思想，令牌带有数据，变迁可以进行数据操作，变迁使能激发有时间约束。ETPN由控制部分和数据部分组成，控制部分是一种定时的Petri网，数据部分是一个有向图，其Petri网节点用于描述对数据的操作和数据的存储。嵌入式表述Petri网（PRES）是直接将标识扩展出数据项，定义了变迁的数据操作功能，具有较强的数据处理能力，同时定义了变迁发生的时间约束，通过定义超级变迁实现层次结构，超级变迁可以展开成为Petri网子网。不过PRES模型没有将数据流和控制流明确分开，而是将数据流和控制流都当作同一种数据流加以处理。这样虽然可以式模型结构定义简洁，却造成模型分析和进一步综合的不便。基于Petri网的柔性制造系统（FMS）建模举例板材加工FMS主要由以下三部分组成：① 数控加工设备，包括：数控冲床、数控剪板机和数控折弯机等及其上下料辅助装置；② 自动化物料运储装置，如立体仓库、堆垛机及上下料小车等；③ 计算机控制及管理系统。与金属切削FMS相比，板材FMS具有以下特点：① 零件的种类、批量及复杂程度存在较大差异；② 板料和零件的出入库等操作以托盘为单位，加工过程则以托盘上的单张板料或