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实时嵌入式编程框架 实现事件驱动的主动对象模型

QP/C++是一款轻量级开源实时嵌入式框架,用于构建基于异步事件驱动主动对象的嵌入式软件系统。该框架采用更安全的并发模型,支持分层状态机,内置实时内核,可与传统RTOS集成。经过20年发展,QP/C++在商业和开源领域广受欢迎,应用范围涵盖植入式医疗设备到复杂武器系统等多种电子产品。

QP 框架

新功能

GitHub 最新发布版本

查看 QP/C++ 修订历史:https://www.state-machine.com/qpcpp/history.html

注意: 如果你对 GitHub 上的最新 QP/C++ 版本感兴趣,建议你使用以下方式克隆此仓库:

git clone https://github.com/QuantumLeaps/qpcpp --recurse-submodules --depth 1

或者,你也可以下载稳定的 [QP/C++ 发布版本][QP-Rel]。

QP/C++ 入门

获取 QP/C++ 最推荐的方式是下载 QP 套装,其中包括 QP/C++、[QM 建模工具][QM] 和 [QTools 工具集][QTools]。以这种方式获取 QP/C++ 的主要优势是你可以获得所有组件、工具和示例,随时可以开始使用。

入门资源

  • ["QP/C++ 教程"][Tutorial] 描述了一系列逐步深入的 QP/C++ 示例应用。

  • [视频:"QP 实时嵌入式框架入门"][Video] 提供了如何下载、安装和开始使用 QP 的说明。

  • [应用说明:"QP 实时嵌入式框架入门"][AN] 还包含一个教程,你可以在其中构建一个简单的"Blinky"应用。

许可

QP 框架(QP/C 和 QP/C++)采用双重许可模式,提供以下许可选项:

  1. 开源许可,基于 GNU 通用公共许可证 (GPLv3)

注意:GPL 要求所有对原始代码的修改以及你的应用代码(版权法定义的衍生作品)也必须在 GPL 开源许可条款下发布。

  1. 闭源许可,基于 Quantum Leaps 商业许可,专为希望保持代码专有状态的用户设计。

注意:如果你的公司有禁止在产品中使用开源软件的政策,所有 QP 框架都可以通过商业许可获得,这样你就不会使用任何开源许可,也不会违反公司政策。

关于 QP/C++

QP/C++(C++ 中的 Quantum 平台)是一个轻量级、开源的[实时嵌入式框架 (RTEF)][RTEF],用于构建现代嵌入式软件,将其作为异步、事件驱动的[活动对象][Active](参与者)系统。[QP/C++] 框架是 [QP] 家族的成员,该家族包括 [QP/C] 和 [QP/C++] 框架,它们都经过严格的质量控制,有详尽的文档,并可[商业许可][Lic]。

更安全的并发模型

[QP] 框架家族实现了[活动对象计算模型][AO_model],这种模型本质上比传统的基于显式互斥和通过阻塞管理 RTOS 线程的"共享状态并发"更安全。活动对象模型支持并自动执行以下并发编程最佳实践:

  • 将数据隔离并绑定到活动对象的线程。线程应该隐藏(封装)其私有数据和其他资源,不与系统的其他部分共享。

  • 通过[事件对象][Event]在活动对象线程之间异步通信。使用异步事件使线程能够真正独立运行,不会相互阻塞

  • 活动对象线程应该将其生命周期用于响应传入的事件,因此其主线应该由一个事件循环组成,该循环一次处理一个事件(直至完成),从而避免活动对象线程本身内的任何并发隐患。

这种架构还提供了更高级别的抽象和正确的抽象,以有效地将[层次状态机][HSM]、建模代码生成应用于深度嵌入式实时系统。

层次状态机

在 QP/C++ 中,活动对象的行为通过[层次状态机][HSM](UML 状态图)指定。该框架支持在 C 语言中手动编码 UML 状态机,也支持使用免费的 [QM 建模工具][QM] 进行自动代码生成

内置实时内核

QP/C++ 框架可以在单片机上独立运行,无需任何传统的 RTOS。该框架包含一系列内置实时内核,如[非抢占式 QV 内核][QV]、[抢占式非阻塞 QK 内核][QK],以及提供你可能期望从传统 RTOS 获得的所有功能的抢占式[双模式 QXK 内核][QXK]。框架为主要 CPU(如 ARM Cortex-M(M0/M0+/M3/M4/M7/M23/M33/M85))提供了原生 QP 移植和即用示例。

传统 RTOS/OS

QP/C++ 也可以与传统的 RTOS 配合使用,如 ThreadX、embOS、FreeRTOS、uC/OS-II 和 Zephyr,以及(嵌入式)Linux(POSIX)和 Windows。

流行度和成熟度

经过 20 年的持续开发,[400 多个商业许可用户][Cust]以及全球范围内更多的开源用户,QP 框架是市场上最受欢迎的此类产品。它们为众多电子产品提供动力,从植入式医疗设备到复杂的武器系统。

QP/C++ 文档

最新版本 QP/C++ 的在线 HTML 文档位于:https://www.state-machine.com/qpcpp

特定版本 QP/C++ 的离线 HTML 文档位于子文件夹 html(包含在 [QP/C++ 发布版][QP-Rel] 中)。要查看离线文档,请在网络浏览器中打开文件 html/index.html

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