QP框架 介绍

原文链接：QP是什么，为什么在国内不为我们所熟悉？

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来源：技术让梦想更伟大

作者：李肖遥

为了创建一个可用的软件，你不得不和每个修改，每个特征，每个微小的调节做斗争，直到别人满意为止。没有捷径可走。有运气的成分，但你的成功不是幸运，而是由于你的尽力争取。 

-- Dave Winer

不知道标题是否合适，或者说符合现实情况，但是从最近的反应情况来看，我们对qp的了解确实是较少，在工作上应用方面就更少了。

国外已经应用的很多了，霍尼韦尔等很多大厂都应用了，国内大牛anymcu翻译有中文版，源码核心代码不多。不过我看到他的网站有勘误表已经不能访问了，不知道邮箱有没有机会被翻牌，如果实在有搞不懂的可以试试。

那为什么我国读者并不熟悉呢？我们来了解一下QP框架或者说是量子程序设计到底是什么，有什么作用和特别之处，写的不好勿喷，多多交流。

它是什么？

QP框架诞生于硅谷，是个量子力学博士创立的，非常好的实现了层次式状态机，得到了近二十年来嵌入式领域最大突破的称号。

QP是一种轻量级的实时嵌入式框架 Real-Time Embedded Framework (RTEF)，提供架构复用和并发编程，可以完成更高概念性完整性的安全代码，并显着提高软件质量，说白了就是用好了就很好用。

而且QP通过分层状态机（UML状态图）指定了活动对象的行为（Don’t call me; I’ll call you.）。该框架使用C语言对UML状态机进行手动编码，并且可以通过基于QM模型的免费设计工具自动生成代码。

围绕着实时嵌入式框架（RTEF）这一个独特的平台，如下图所示，可以完成更完整更严格的代码质量控制。

作用是什么？

QP框架的主要目标有以下几点。

• 提供基于活动对象的可重用事件驱动的体系结构，与基于传统实时操作系统的常规共享状态并发相比，它实际上更加安全，可扩展，并且易于理解，如下。

1. 保持数据隔离并绑定到线程。

2. 通过消息（事件对象）异步在线程之间进行通信。

3. 线程应该花费生命周期来响应传入的事件。

• 为分层状态机提供一种易于使用的编码技术，以实现活动对象的行为。

通常，这些动作由两个因素决定：事件的性质和当前的上下文，即涉及系统的过去事件的顺序。

• 为活动对象提供有效且线程安全的异步机制进行通信，例如直接事件传递、发布、订阅。

• 提供事件驱动的计时服务（时间事件）。

• 提供一些用于运行QP应用程序的内置实时内核，例如协作QV内核，抢先式非阻塞QK内核和抢先式阻塞QXK内核。

• 为基于软件跟踪（QUTest）的应用程序提供单元测试支持。

• 为第三方RTOS和台式机操作系统提供可移植性层和即用型端口 QP框架几乎可以与任何传统的实时操作系统（RTOS）一起使用。当前支持的第三方RTOS内核是：

• • embOS
  • FreeRTOS
  • ThreadX
  • uC/OS-II
  • OSEK/VDX RTOS ERIKA Enterprise

• 为通过QM建模工具进行建模和自动生成代码提供目标。

设计一个子机以捕获qm中的常见行为如图所示

自动生成代码

有什么特别之处？

QP实时嵌入式框架将面向对象与特定的并发模型结合在一起，有很多优势，如下几点。

面向对象

尽管它是用ANSI-C编写的，但QP/C基本上是一个面向对象的框架，该框架本身和从该框架派生的应用程序基本上由类组成，并且只有类可以具有状态机，与他们相关联。当然这里也需要了解一下C语言的面向对象编程了。

轻量级

QP框架占用空间非常小，尤其是在RAM中，与最小的实时操作系统（RTOS）内核相比，QP所需的资源更少，整个QP代码要求少于5KB的代码和数据，这也降低了实现抽象概念的困难程度。

同时，QP还提供了比常规RTOS高得多的抽象级别。使用QP，可以在活动对象，状态机和事件级别上进行工作，而不是RTOS的“裸”线程。

分层状态机

活动对象的行为在QP中通过分层状态机（UML状态图）进行指定。该框架支持使用C/C++对UML状态机进行手动编码，以及通过基于QM的图形化设计（MBD）工具进行全自动代码生成，状态机就像没有道路基础设施的汽车。

内置内核

QP框架可以在裸机单芯片微控制器上运行，完全替代了传统的RTOS内核获得的所有功能，并且专门设计用于将事件驱动的活动对象与传统的代码混合。

以STM32F4-Discovery board为示例，演示的内置内核对比如下：

• 与ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具链的合作QV

• 具有ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具链的抢占式，运行完成QK

• 具有ARM-Keil，GNU-ARM和IAR-ARM工具链的双模式（运行至完成/阻止）QXK

互通性

QP还可以与许多传统的RTOS和桌面OS，例如Windows和Linux一起使用。这样就能够集成各种通信堆栈TCP/IP，USB，CAN等，而且可以阻止任务代码的其他中间件。

总结

本文需要了解一下uml建模的知识，经过15年的持续开发，QP也渐渐的成为了嵌入式软件市场上最成熟，最受欢迎的此类解决方案。

并且广泛用于医疗设备，消费电子产品，有线和无线电信，工业自动化，运输，航空航天，机器人技术等领域。

而且对于复杂的逻辑处理能极大的简化代码，官方指导书中给了几个例子，由浅入深，带领大家设计出完备的状态机，框架有c和cpp多个版本，完全开源，其中c语言版本也是采用面向对象思想设计的。

总之，不论是不是搞嵌入式的，这种思想都值得深入学习。

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