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Article

1 - SYSTÈMES EMBARQUÉS

2 - LANGAGES DE PROGRAMMATION POUR L’EMBARQUÉ

  • 2.1 - Langage C
  • 2.2 - Langages orientés objet
  • 2.3 - Java
  • 2.4 - Java et le temps réel

3 - DÉVELOPPEMENT DES APPLICATIONS EN JAVA

  • 3.1 - Environnement de développement
  • 3.2 - Programmation système

4 - SUPPORT DES APPLICATIONS TEMPS RÉEL

5 - SUPPORT DU MÉCANISME D’EXCEPTION

6 - MODÈLE D’INITIALISATION

  • 6.1 - Modèle habituel en Java
  • 6.2 - Comparaison avec le langage C
  • 6.3 - Pratiques courantes de l’embarqué
  • 6.4 - Initialisation d’entités Java pour l’embarqué

7 - GESTION DE LA MÉMOIRE

  • 7.1 - Utilisation de la mémoire en Java
  • 7.2 - Utilisation des objets
  • 7.3 - Téléchargement dynamique
  • 7.4 - Applications statiques : répartition ROM/RAM

8 - INTERFACE JAVA/NATIF

  • 8.1 - Description des possibilités
  • 8.2 - Utilisation dans les systèmes embarqués

9 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : S8068 v1

Support des applications temps réel
Java dans les systèmes embarqués et temps réel

Auteur(s) : Xavier CORNU

Date de publication : 10 juin 2004

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RÉSUMÉ

Java est de plus en plus utilisé et la tendance pousse à son utilisation aussi dans les systèmes temps réel et embarqués. Toutefois les spécificités de ces systèmes temps réel et embarqués imposent certaines contraintes ou adaptations. Après avoir présenté les principales caractéristiques des systèmes embarqués et des langages de programmation dédié, cet article détaille les spécificités à appliquer à Java pour pouvoir l'utiliser dans ces systèmes. 

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Auteur(s)

  • Xavier CORNU : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité (Supélec) - Chef de projet, Trialog - Responsable du projet européen Applying Java to Automotive Control Systems (AJACS)

INTRODUCTION

L’utilisation de Java dans les systèmes embarqués et temps réel présente des particularités, par rapport à d’autres langages, qu’il convient d’analyser. Notamment, il faut porter une attention spéciale à ce qui lui manque pour répondre aux besoins des systèmes embarqués contraints, dans le but de présenter un certain nombre de recommandations.

Aussi bien les programmeurs Java qui s’orientent vers la programmation de systèmes embarqués que les programmeurs de systèmes embarqués qui s’apprêtent à inclure des modules écrits en Java seront intéressés. En effet, pour en faire une solution dédiée à l’embarqué et/ou au temps réel, le langage Java nécessite des adaptations, et parfois le programmeur doit adopter d’autres pratiques de programmation que pour une application Java « classique ».

Cet article trouve son origine dans les conclusions du projet européen AJACS (Applying Java to Automotive Control Systems) initié en février 2000 sur le constat suivant : Java a un succès grandissant dans les systèmes d’information et certains domaines de l’industrie, et intéresse de plus en plus la communauté des programmeurs temps réel et embarqué. Il est apparu que les conclusions de ce projet concernent l’ensemble des acteurs des systèmes temps réel et embarqués (aéronautique, ferroviaire, industrie, etc.). Plusieurs raisons sont à l’origine de cet engouement pour Java. En premier lieu, l’orientation objet facilite la conception de composants logiciels avec des interfaces définies strictement, jusqu’au code source. Ensuite, le langage Java est conçu pour être indépendant de la plate-forme, et donc satisfait aux exigences d’indépendance vis-à-vis du matériel, intéressantes dans une optique d’approvisionnement multisource. Enfin, sa facilité d’apprentissage (on trouve un grand nombre de programmeurs déjà formés) et sa robustesse contribuent à une meilleure productivité et à la réduction des défauts ; elles permettent à l’équipe de développement de se concentrer sur des activités plus « haut niveau » comme la définition des composants logiciels.

L’objectif d’AJACS était de définir une technologie ouverte, basée sur une structuration standard des logiciels embarqués pour l’automobile, qui saurait conserver tous les avantages mentionnés précédemment du langage Java tout en le renforçant sur les points importants que sont le temps réel, le déterminisme et l’adaptation à des milieux très contraints tels que l’on en trouve dans le milieu automobile (par exemple, une unité de contrôle électronique avec 256 ko de ROM et 16 ko de RAM). Ces points importants concernent l’environnement de développement, la programmation système, le « multithreading » et la synchronisation, les exceptions, le modèle d’initialisation des applications, la gestion de la mémoire et l’interface Java/natif. Si ces préoccupations sont encore très en amont pour la plupart des applications automobiles, elles concernent déjà certaines applications multimédias et télématiques dans les voitures et les applications de l’aéronautique ou du temps réel industriel, qui trouveront ici une description de la problématique d’un environnement Java dédié à l’embarqué et/ou au temps réel.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-s8068


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4. Support des applications temps réel

4.1 Multithreading

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4.1.1 Multithreading en Java classique

HAUT DE PAGE

4.1.1.1 Définition

La définition d’un thread (fil d’exécution) en Java est la même que dans les systèmes d’exploitation temps réel. Un thread est une séquence de code qui s’exécute en concurrence avec d’autres. Les threads peuvent partager des ressources système comme les fichiers ou accéder à d’autres objets du programme, dans le même contexte. Chaque programme est constitué d’au moins un thread : celui qui exécute la méthode main() de la classe, fournie comme argument au démarrage de la JVM. D’autres threads à usage interne peuvent aussi être lancés par la JVM lors de son initialisation. Le nombre et la nature de ces threads peuvent varier suivant l’implémentation de la JVM. Par ailleurs, tous les threads utilisateurs sont explicitement déclarés et démarrés depuis le thread principal ou depuis n’importe quel autre thread utilisateur.

La méthode habituelle pour créer un thread depuis un programme utilisateur est d’écrire des classes qui étendent la classe appelée Thread, et d’implémenter la méthode run() qui représente le thread comme ci-après :

class AppThread1 extends Thread {

public void run ( ) {

// code qui doit être exécuté dans un thread séparé

}

}

HAUT DE PAGE

4.1.1.2 Propriétés

Le fait que les threads soient gérés directement par le langage amène une indépendance vis-à-vis du système d’exploitation temps réel sous-jacent et donc une meilleure portabilité. Par contraste, le C implique généralement l’utilisation directe des services du système d’exploitation. Concrètement,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - GUPTA (R.) -   Introduction to embedded systems  -  . UC Irvine (2002). http://www1.ics.uci.edu/~rgupta/ics212/w2002/intro.pdf

  • (2) -   *  -  Spécifications OSEK/VDX. http://www.osek-vdx.org

  • (3) - GOSLING (J.), STEELE (G.), BRACHA (G.) -   The Java Language Specification  -  . Addison-Wesley (2000).

  • (4) - LINDHOLM (T.), YELLIN (F.) -   The Java Virtual Machine Specification  -  . Addison-Wesley (1997).

  • (5) - The Real-Time for Java Expert Group -   JSR-000001 – The Real-Time Specification for Java  -  . Addison-Wesley (2001). http://www.rtj.org

  • (6) - J Consortium -   Real-Time Core Extensions for the Java Platform  -  . Draft 1.0.14 (2000). http://www.j-consortium.org

  • ...

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