基于CORBA服务开放式控制器设备无关机制的研究与实现

论文摘要

现代制造业由大批量单品种向大批量定制生产方向发展,控制器必须能通过自身变化迅速适应外部的市场环境变化。这种柔性的制造模式要求构建开放式控制器。考虑到控制器频繁与大量异构设备交互,而开放式控制器需要具有设备无关性,本文围绕设备无关机制展开。本文提出两种设备无关机制─CORBA通知服务和逻辑设备。CORBA通知服务提供的多对多的松耦合通信方式,可以去除控制器内设备使用者（应用程序）与设备之间的紧耦合性;传统控制系统大多采用直接通过设备驱动程序访问设备的紧耦合实现,设备改动必然引起控制系统作出相应的改动,逻辑设备机制使得设备改动时控制器不作改动即可继续使用。在RTLinux平台上,基于实时CORBA与minimum CORBA规范,已建立起了一个实时中间件平台RTCK（Real-time CORBA in RTLinux Kernel）。根据CORBA通知服务规范,本文在RTCK框架之上给出了RTCK通知服务体系结构。围绕该体系结构,在RTLinux内核空间设计与实现了RTCK通知服务,提供内核空间中多个对象间的松耦合通信、过滤和发布订阅功能;还给出了用户空间和内核空间的交互接口,以将事件分发给人机界面等。在事件通道内实现了事件优先级队列,并且采用引导者/跟随者并发模型实现事件调度线程,以确保通知服务的性能。经过对该通知服务测试,得到了较为满意的结果。逻辑设备机制方面,对控制领域常用的设备进行抽象,进而给出了一套合理的设备接口定义。文中还以一个应用为例,验证了逻辑设备机制带来的开放性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 开放式控制器
• 1.2 基于专有平台的开放式控制器
• 1.3 基于实时中间件技术实现开放式控制器
• 1.4 开放式控制器设备无关机制
• 1.5 相关研究与开发
• 1.6 论文研究背景
• 1.7 本文的组织结构
• 第二章 面向开放式控制器的实时中间件 RTCK
• 2.1 引言
• 2.2 中间件技术
• 2.3 面向开放式控制器中间件的设计
• 2.3.1 控制器硬件结构
• 2.3.2 控制器软件平台
• 2.3.3 控制器的应用结构
• 2.4 面向开放式控制器的实时中间件RTCK
• 2.4.1 控制器的开放程度
• 2.4.2 实时中间件RTCK
• 2.5 小结
• 第三章 RTCK 通知服务的设计
• 3.1 引言
• 3.2 基于 CORBA 通知服务的设备无关机制
• 3.3 通知服务的需求
• 3.4 通知服务简介
• 3.5 通知服务的基本设计要求
• 3.6 RTCK 通知服务的体系结构
• 3.7 RTCK 事件结构的设计
• 3.8 RTCK 通知服务的设计
• 3.8.1 RTCK 通知服务的通信模型
• 3.8.2 RTCK 通知服务结构的设计
• 3.8.3 RTCK 通知服务的类结构设计
• 3.9 RTCK 通知服务与 TAO 通知服务交互的设计
• 3.10 小结
• 第四章 RTCK 通知服务的实现与验证
• 4.1 引言
• 4.2 RTCK 通知服务的实现
• 4.2.1 结构化事件（STRUCTUREDEVENT）
• 4.2.2 结构化事件队列的实现
• 4.2.3 事件线程调度（EDT）的并发机制的实现
• 4.2.4 过滤功能的实现
• 4.2.5 发布订阅功能的实现
• 4.2.6 提供者代理及使用者代理的实现
• 4.2.7 事件通道在实时空间的建立
• 4.3 用户空间与内核空间通知服务交互接口的实现
• 4.4 通知服务实现中的相关问题
• 4.5 测试验证
• 4.6 小结
• 第五章 逻辑设备机制
• 5.1 引言
• 5.2 主要框架
• 5.3 逻辑设备机制
• 5.3.1 设备接口类
• 5.3.2 接口名字服务器
• 5.4 逻辑设备机制应用举例
• 5.5 从 C++设备接口到CORBA IDL
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢