隨著嵌入式實時系統(tǒng)的飛速發(fā)展，它已被廣泛應(yīng)用到軍事、通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。近年來，嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式芯片都日漸成熟，嵌入式軟件開發(fā)方式也發(fā)生了很大改變。嵌入式實時系統(tǒng)的發(fā)展方向之一是建立分布式系統(tǒng)。在通信和軍事領(lǐng)域，各種嵌入式設(shè)備之間需要進行實時通信，而且各種設(shè)備往往建立在異構(gòu)的軟硬件平臺上。CORBA實現(xiàn)了在分布式系統(tǒng)上的面向?qū)ο?a href='http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/1315/' target='_blank' class='arckwlink_none'>編程，比較適合建立分布式異構(gòu)系統(tǒng)。但是由于傳統(tǒng)的CORBA對存儲容量要求較大，且不能滿足實時要求，因而在分布式實時嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展為建立分布式嵌入式實時系統(tǒng)鋪平了道路。CORBA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合成為當(dāng)前的研究熱門之一。本文首先分析了分布式嵌入式實時系統(tǒng)的特點和要求，然后對實時CORBA處理器、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)資源管理的主要技術(shù)進行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，提出了利用CORBA技術(shù)建立分布式嵌入式實時系統(tǒng)的三種方案。
　　1 分布式嵌入式實時系統(tǒng)的軟硬件要求
　　1.1 嵌入式系統(tǒng)的特點
　　嵌入式系統(tǒng)是指除了臺式機、筆記本電腦和主機的計算系統(tǒng)外的、嵌入到設(shè)備環(huán)境中、自治地執(zhí)行既定操作的專用計算機系統(tǒng)，一般由處理器、感應(yīng)器和反應(yīng)器組成。越來越多的消費類電子產(chǎn)品、辦公自動化設(shè)備、商務(wù)設(shè)備和汽車等應(yīng)用環(huán)境中都有嵌入式系統(tǒng)。
　　與普通臺式機相比，嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：
　?。?）功能單一。嵌入式系統(tǒng)一般應(yīng)用在各種專業(yè)領(lǐng)域，其軟硬件都針對最終功能進行裁剪，不具備通用性。
　?。?）資源限制。為了降低成本，嵌入式系統(tǒng)的資源都受到嚴格限制，主要為處理器資源、存儲器資源和網(wǎng)絡(luò)資源。
　?。?）反應(yīng)性與實時性。嵌入式系統(tǒng)一般采用實時操作系統(tǒng)，進程調(diào)度采用搶占式調(diào)度策略。
　　1.2 分布式嵌入式實時系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計因素
　　所謂分布式系統(tǒng)，是指各種嵌入式實時設(shè)備除了自治完成其特定功能之外，還必須通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)相互之間的通信，以完成數(shù)據(jù)傳輸、遠程控制等功能。分布式嵌入式實時系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計因素包括：
　?。?）分布適應(yīng)性（Distribution Flexibility）。分布式系統(tǒng)的底層結(jié)構(gòu)必須支持位置透明性，應(yīng)用程序不必處理目標(biāo)對象的物理位置。遠程通信時，程序員不必關(guān)心發(fā)現(xiàn)對象、使用網(wǎng)絡(luò)進行通信等細節(jié)。這樣既可以隔離網(wǎng)絡(luò)底層與應(yīng)用高層，支持異構(gòu)系統(tǒng)，也有利于對系統(tǒng)進行擴展和維護。
　?。?）異構(gòu)系統(tǒng)（Heterogeneous Systems）。分布式系統(tǒng)必須無縫集成各種不同層次的異構(gòu)系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、編程語言。要求用標(biāo)準(zhǔn)的分布式中間件來實現(xiàn)不同語言、數(shù)據(jù)格式和調(diào)用方法的對象之間的相互通信。
　?。?）分布實時限制（Distributed Real-Time Constrains）。在分布式嵌入式實時系統(tǒng)中，必須對遠程過程調(diào)用的通信延遲進行考慮，硬件和通信協(xié)議的選擇對延遲都有很大影響。
　?。?）內(nèi)存限制（Memory Limitation）。在每個嵌入式芯片上安裝的系統(tǒng)軟件、通信軟件和應(yīng)用軟件都受到嚴格的內(nèi)存限制。必須選擇合適的軟件并可以進行特殊的裁剪以降低存儲容量的消耗和提高內(nèi)存使用和訪問效率。
　　2 CORBA在分布式系統(tǒng)上應(yīng)用的優(yōu)勢
　　CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)）是由OMG組織發(fā)布的開放的軟件標(biāo)準(zhǔn)，是目前最流行的中間件平臺。CORBA 僅定義接口，不定義具體實現(xiàn)方式，各廠商或研究機構(gòu)都可以根據(jù)規(guī)范進行具體實現(xiàn)。目前很多主流的軟件供應(yīng)商都提供對CORBA的支持。
　　分布式系統(tǒng)有多種實現(xiàn)方案，如：多計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、基于中間件的操作系統(tǒng)。其不同點主要是透明度、異構(gòu)性和可擴展性。基于中間件的操作系統(tǒng)透明度比較高，例如CORBA可以提供訪問透明性、位置透明性、復(fù)制透明性、安全透明性等。CORBA通過中間件的形式提供多種通用服務(wù)，大大降低了開發(fā)分布式應(yīng)用程序的生命周期和成本，降低了程序出錯的可能性。
　　如圖1所示，客戶程序通過名稱服務(wù)等方法獲得遠程對象的引用后就可以調(diào)用遠程對象的方法。在客戶機上的樁（stub）模擬服務(wù)器上的實際對象，程序員只需要調(diào)用對象的方法而不必關(guān)心對象是在本地還是遠程。方法調(diào)用通過底層的ORB（對象請求代理）進行參數(shù)和返回值的包裝與解包，ORB可以屏蔽不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。同時ORB以中間件的形式提供多種通用服務(wù)，可以大大降低程序員的編程代價。
　　
　　CORBA支持各種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，如C++和JAVA。特別需要強調(diào)的是：CORBA將遠程調(diào)用也封裝在對象中，對程序員隱藏了底層的通信細節(jié)。程序員對分布式對象的引用與集中式環(huán)境下的引用基本相同，因此可以大大提高軟件的生產(chǎn)效率。
　　3 實時CORBA的資源管理
　　通用的CORBA并不提供對實時系統(tǒng)的支持，這阻礙了CORBA在實時嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。為此，OMG對CORBA進行了擴展，于2002年提出了Real-time CORBA規(guī)范1.0版，但它僅支持靜態(tài)調(diào)度；2003年11月OMG推出了Real-time CORBA規(guī)范2.0版，以支持動態(tài)調(diào)度。Real-time CORBA的目標(biāo)是通過實施系統(tǒng)行為的端到端的可預(yù)測性（End-to-End Predictability）和提供對資源管理的支持來滿足實時要求。實時CORBA犧牲了CORBA的部分通用特性來支持實時系統(tǒng)的開發(fā)。應(yīng)用程序開發(fā)過程中，必須進行顯式的資源請求，資源的分配可以靜態(tài)處理。
　　在優(yōu)先級固定的CORBA系統(tǒng)中，所謂“端到端的可預(yù)測性”是指：（1）在處理CORBA調(diào)用而發(fā)生資源競爭時遵守客戶機與服務(wù)器之間的線程優(yōu)先級；（2）端到端進行處理時限定發(fā)生優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的時間長度；（3）限定操作調(diào)用的延遲。
　　實時CORBA的接口和機制可以保證ORB和應(yīng)用程序成為可預(yù)測的組合。應(yīng)用程序通過使用實時CORBA的接口來管理資源；ORB機制協(xié)調(diào)組成應(yīng)用程序的行為；實時CORBA則通過實時操作系統(tǒng)來調(diào)度線程和處理資源競爭。
　　Real-time CORBA規(guī)范中抽象的“活動”被具體化為三種處于不同階段的實體，即傳輸協(xié)議中的消息、內(nèi)存中的請求以及被調(diào)度到處理器上運行的線程。這三個階段分別被稱為“傳輸中”、“靜態(tài)的”和“活動的”。實時CORBA可以對這三種狀態(tài)中的活動進行作用。應(yīng)用程序開發(fā)人員必須通過實時CORBA提供的界面對“活動”的狀態(tài)進行界定。