Embedded System 與使用者的互動：Event-Triggered or Not？

jollen 發表於 April 7, 2007 1:16 PM

Event-Driven（或 Event-Trigger）的架構研究，通常伴隨嵌入式系統與控制的主題出現，我們以「嵌入式控制系統（Embedded Control Systems）」來泛指相關的研究主題。目前，在 embedded control system 的研究領域中，以 event-trigger 和 feedback scheduling 的技術為主；embedded control system 目前是 pervasive computing 的當紅題目。相關的研究，可在 [Feng XIA] 的網站中找到許多有用的 paper，建議可先由 "Event-Triggered Feedback Scheduling of Embedded Control Systems [1]" 此篇 paper 著手，以了解更多這方面的最新研究。

不過，我的目的並不是在了解 embedded control system 的設計理論，而是希望由相關的研究文獻中，找到一些適合「顯示與互動式」的嵌入式軟體架構。大略分享一下目前的初步研究如下。

互動是指使用者與機器的互動，而我想要的架構在於能簡化與有效設計「顯示（GUI）與互動（user interaction）」的軟體；其中，使用者的輸入或點擊（即互動），都可以表示成 event。因此，在人機界面的設計層，我們可以想辦法把整個人機界面表示成一組事件，並做細分。

根據 [1] 所提出的 event-triggered feedback scheduling structure 基礎架構，feedback scheduler 分為 event logic（time-triggered）與 scheduling algorithm（event-triggered）；其中，time-trigger 是以一段固定的時間間隔（time interval）來觸發執行，並發出 event-trigger 請求給 scheduling algorithm。另外，此架構中，real-time control tasks 共用 CPU。

根據 [1] 的說明，feedback scheduler 的目的在於有效地排程 real-time control tasks，並且根據 [1] 的摸擬與結論得到，event-driven 的架構似乎能取得較佳的 real-time control 能力。以 event-driven 的基礎來做 real-time control 或許會比較容易規劃與測試整個系統，由於，我們只需要在特定事件被觸發（驅動）後，在規定的到期時間（deadline）內做完 control tasks 的工作即可達到軟即時（soft real-time）的要求，不管到期時間是長是短（microseconds, seconds or minutes），都不必像以往的 real-time system（or time-triggered）實作，必須強迫 task 在一個標準的時間內做完，因此，較容易實作出可接受的即時系統。

更進一步，甚致可以讓不同的 control tasks 定義不同的 deadline。目前，我針對相關的 event-driven & real-time control 理論架構與觀念，正設法簡化太過複雜的理論架構，或是太過華麗不切實際的理論基礎，希望能擬出一套精簡的 event-driven 的軟體架構。此架構的原則與目的與大家分享如下：

1. 必須夠簡單、精簡，程式碼要「少」；
2. 必須易於實作；
3. 適合應用在嵌入式系統的使用者互動軟體設計上；
4. Full user-space architecture, based-on POSIX threads；
5. 可以很容易套用，縮短「行前教育」時間；
6. 設法以「definition」或「generation」方式勾勒框架（framework），而不是以程式實作（implementation）方式寫框架。
7. 特定使用在顯示與互動的嵌入式軟體，所以改用 "acceptable time" 來取代 "real-time"；希望換個 term 來區別二者的差異；
8. ...(more)

對於使用者互動與顯示的應用，其實比較容易設計基礎架構，但是我希望程式碼方面可以越簡化越好，所以決定 re-write 我的 prototype ;-)

參考資料

1. Feng Xia, and Youxian Sun: Event-Triggered Feedback Scheduling of Embedded Control Systems. Proc. 1st National Conference on Pervasive Computing, Kunming, China, Oct. 2005, pp.660-666.

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