QP架構 介紹

原文連結：QP是什麼，為什麼在國内不為我們所熟悉？

來源：技術讓夢想更偉大

作者：李肖遙

為了建立一個可用的軟體，你不得不和每個修改，每個特征，每個微小的調節做鬥争，直到别人滿意為止。沒有捷徑可走。有運氣的成分，但你的成功不是幸運，而是由于你的盡力争取。 

-- Dave Winer

不知道标題是否合适，或者說符合現實情況，但是從最近的反應情況來看，我們對qp的了解确實是較少，在工作上應用方面就更少了。

國外已經應用的很多了，霍尼韋爾等很多大廠都應用了，國内大牛

anymcu

翻譯有中文版，源碼核心代碼不多。不過我看到他的網站有勘誤表已經不能通路了，不知道郵箱有沒有機會被翻牌，如果實在有搞不懂的可以試試。

那為什麼我國讀者并不熟悉呢？我們來了解一下QP架構或者說是量子程式設計到底是什麼，有什麼作用和特别之處，寫的不好勿噴，多多交流。

它是什麼？

QP架構誕生于矽谷，是個量子力學博士創立的，非常好的實作了層次式狀态機，得到了近二十年來嵌入式領域最大突破的稱号。

QP是一種輕量級的實時嵌入式架構

Real-Time Embedded Framework (RTEF)

，提供架構複用和并發程式設計，可以完成更高概念性完整性的安全代碼，并顯着提高軟體品質，說白了就是用好了就很好用。

而且QP通過分層狀态機（UML狀态圖）指定了活動對象的行為

（Don’t call me; I’ll call you.）

。該架構使用C語言對UML狀态機進行手動編碼，并且可以通過基于QM模型的免費設計工具自動生成代碼。

圍繞着實時嵌入式架構（RTEF）這一個獨特的平台，如下圖所示，可以完成更完整更嚴格的代碼品質控制。

作用是什麼？

QP架構的主要目标有以下幾點。

• 提供基于活動對象的可重用事件驅動的體系結構，與基于傳統實時作業系統的正常共享狀态并發相比，它實際上更加安全，可擴充，并且易于了解，如下。

1. 保持資料隔離并綁定到線程。
2. 通過消息（事件對象）異步線上程之間進行通信。
3. 線程應該花費生命周期來響應傳入的事件。

• 為分層狀态機提供一種易于使用的編碼技術，以實作活動對象的行為。

通常，這些動作由兩個因素決定：

事件的性質

和

目前的上下文

，即涉及系統的過去事件的順序。

• 為活動對象提供有效且線程安全的異步機制進行通信，例如直接事件傳遞、釋出、訂閱。
• 提供事件驅動的計時服務（時間事件）。
• 提供一些用于運作QP應用程式的内置實時核心，例如協作QV核心，搶先式非阻塞QK核心和搶先式阻塞QXK核心。

• 為基于軟體跟蹤（QUTest）的應用程式提供單元測試支援。

• 為第三方RTOS和桌上型電腦作業系統提供可移植性層和即用型端口 QP架構幾乎可以與任何傳統的實時作業系統（RTOS）一起使用。目前支援的第三方RTOS核心是：
• • embOS
  • FreeRTOS
  • ThreadX
  • uC/OS-II
  • OSEK/VDX RTOS ERIKA Enterprise
• 為通過QM模組化工具進行模組化和自動生成代碼提供目标。

設計一個子機以捕獲qm中的常見行為如圖所示

自動生成代碼

有什麼特别之處？

QP實時嵌入式架構将面向對象與特定的并發模型結合在一起，有很多優勢，如下幾點。

面向對象

盡管它是用ANSI-C編寫的，但QP/C基本上是一個面向對象的架構，該架構本身和從該架構派生的應用程式基本上由類組成，并且隻有類可以具有狀态機，與他們相關聯。當然這裡也需要了解一下C語言的面向對象程式設計了。

輕量級

QP架構占用空間非常小，尤其是在RAM中，與最小的實時作業系統（RTOS）核心相比，QP所需的資源更少，整個QP代碼要求少于5KB的代碼和資料，這也降低了實作抽象概念的困難程度。

同時，QP還提供了比正常RTOS高得多的抽象級别。使用QP，可以在活動對象，狀态機和事件級别上進行工作，而不是RTOS的“裸”線程。

分層狀态機

活動對象的行為在QP中通過分層狀态機（UML狀态圖）進行指定。該架構支援使用C/C++對UML狀态機進行手動編碼，以及通過基于QM的圖形化設計（MBD）工具進行全自動代碼生成，狀态機就像沒有道路基礎設施的汽車。

内置核心

QP架構可以在裸機單晶片微控制器上運作，完全替代了傳統的RTOS核心獲得的所有功能，并且專門設計用于将事件驅動的活動對象與傳統的代碼混合。

以

STM32F4-Discovery board

為示例，示範的内置核心對比如下：

• 與ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具鍊的合作QV
• 具有ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具鍊的搶占式，運作完成QK
• 具有ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具鍊的雙模式（運作至完成/阻止）QXK

互通性

QP還可以與許多傳統的RTOS和桌面OS，例如Windows和Linux一起使用。這樣就能夠內建各種通信堆棧

TCP/IP，USB，CAN等

，而且可以阻止任務代碼的其他中間件。

總結

本文需要了解一下uml模組化的知識，經過15年的持續開發，QP也漸漸的成為了嵌入式軟體市場上最成熟，最受歡迎的此類解決方案。

并且廣泛用于醫療裝置，消費電子産品，有線和無線電信，工業自動化，運輸，航空航天，機器人技術等領域。

而且對于複雜的邏輯處理能極大的簡化代碼，官方指導書中給了幾個例子，由淺入深，帶領大家設計出完備的狀态機，架構有c和cpp多個版本，完全開源，其中c語言版本也是采用面向對象思想設計的。

總之，不論是不是搞嵌入式的，這種思想都值得深入學習。

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧