基于模型驅(qū)動的汽車電子軟件開發(fā)方法研究.pdf

1、汽車的發(fā)明與發(fā)展深刻的改變了人類的生活方式，汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用帶來了汽車制造技術(shù)的重大變革，同時以更為完美的性能和更為豐富的功能重新詮釋了汽車的概念。汽車電子控制系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)集中應(yīng)用?，F(xiàn)代汽車性能的提高已經(jīng)發(fā)展到以采用先進(jìn)電子控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制的階段。在這個階段，嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和以嵌入式軟件為載體的控制技術(shù)的應(yīng)用成為未來汽車技術(shù)發(fā)展的重點。同時以嵌入式系統(tǒng)為主要形態(tài)的汽車電子控制系統(tǒng)在整車中所占的價值比重不斷攀升，預(yù)

2、示著汽車正在成為高度信息化的產(chǎn)品。 隨著汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展，軟件成為汽車產(chǎn)品的核心組成部分。面對日新月異的汽車消費(fèi)需求，傳統(tǒng)的汽車電子控制系統(tǒng)軟件開發(fā)方法遭遇到下問題的挑戰(zhàn)：1)嚴(yán)格的環(huán)保和安全法規(guī)；2)日益復(fù)雜的功能要求；3)日趨激烈的市場競爭壓力。 面對以上挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的汽車電子軟件開發(fā)無法解決以下問題：1)面向汽車領(lǐng)域的問題描述；2)有效的軟件正確性驗證；3)自動生成高質(zhì)量的代碼，因此迫切需要研究新的汽車電子

3、軟件開發(fā)方法以滿足汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。 本文針對汽車電子控制系統(tǒng)對軟件開發(fā)技術(shù)的需求，將嵌入式軟件設(shè)計技術(shù)與軟件工程理論發(fā)展的最新成果相融合，研究面向汽車領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計方法。本文研究了基于模型的軟件設(shè)計方法和模型驅(qū)動的軟件工程方法，提出基于模型驅(qū)動的汽車電子軟件開發(fā)方法——ModaEDA方法，并對該方法涉及的若干問題進(jìn)行了深入的研究。本文的工作主要集中在以下四個方面： 1)基于模型驅(qū)動的汽車電子軟件開發(fā)Mo

4、daEDA方法研究。本文將基于模型軟件設(shè)計方法和模型驅(qū)動的軟件開發(fā)方法進(jìn)行融合，提出應(yīng)用于汽車電子軟件開發(fā)的ModaEDA方法。該方法從系統(tǒng)設(shè)計方法論的角度，采用基于模型的設(shè)計方法，解決汽車電子控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計的正確性和可靠性問題；從軟件工程的角度，采用模型驅(qū)動的方法，通過模型間以及模型與代碼和模型與文檔間的自動轉(zhuǎn)換，保證了軟件開發(fā)過程成各個階段設(shè)計的一致性，通過自動化工具的使用提高軟件開發(fā)的效率。 2)支持兩級構(gòu)件的層次

5、化建模語言研究。本文在考察了嵌入式領(lǐng)域各種設(shè)計方法和描述語言的基礎(chǔ)上，提出了面向ModaEDA方法的支持兩級構(gòu)件的層次化建模語言-SmartC。SmartC語言支持五個層次的系統(tǒng)設(shè)計。每個設(shè)計層次針對系統(tǒng)不同設(shè)計階段的特殊需求，解決了汽車電子軟件從功能框架到系統(tǒng)實現(xiàn)，從算法設(shè)計到程序調(diào)度等各個層面上的問題。針對汽車電子分布式應(yīng)用的需求，SmartC提出了兩種層次的構(gòu)件架構(gòu)，分別支持軟件的部署和算法的復(fù)用。同時解決了安全可靠的通信、混合模

6、型設(shè)計、并發(fā)設(shè)計等問題。 3)面向ModaEDA方法的模型轉(zhuǎn)換與驗證方法研究。模型轉(zhuǎn)換是模型驅(qū)動設(shè)計方法的核心，本文研究了從以UML語言設(shè)計需求模型向以SmartC語言設(shè)計的系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換問題，通過定義相關(guān)的規(guī)則完成了不同語言描述的模型之間的自動轉(zhuǎn)換。模型的驗證是基于模型的設(shè)計方法的核心，本文借助于時間狀態(tài)機(jī)等形式化方法，提出了根據(jù)系統(tǒng)模型構(gòu)造時間自動機(jī)的規(guī)則，采用UPPAAL對基于SmartC語言的系統(tǒng)設(shè)計模型進(jìn)行有效的驗證，