基于實時對象建模的嵌入式軟件開發(fā)研究.pdf

1、浙江大學碩士學位論文摘要隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)以及通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為一種新的計算平臺已經(jīng)獲得了空前的應用和發(fā)展。嵌入式軟件是運行在嵌入式系統(tǒng)中、完成特定功能的專門軟件，影響其品質(zhì)的關(guān)鍵因素是及時性、并行性、可靠性、可移植性等非功能要求。隨著應用領(lǐng)域系統(tǒng)功能復雜程度的提高，傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法已難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。本課題的主要目的就是從實現(xiàn)者的角度對嵌入式軟件的開發(fā)方法進行研究，

2、這無論是對于從事嵌入式軟件開發(fā)理論研究的學者還是對于從事具體軟件項目開發(fā)的工程師都具有積極的借鑒意義。本課題圍繞當前嵌入式軟件開發(fā)領(lǐng)域最新的研究理論—實時面向?qū)ο蠼＃⒕o緊結(jié)合浙大中自集成控制股份有限公司的PCC500集成控制器項目開發(fā)背景，從而使得本課題的研究具有非常強烈的理論探索和實際應用價值?？偨Y(jié)起來，本文的研究工作主要包括:(1)對當前嵌入式軟件實時面向?qū)ο蠼ｎI(lǐng)域的最新研究作了回顧和總結(jié)，著重闡述了基于模型驅(qū)動的嵌入式軟件開

3、發(fā)方法和實時面向?qū)ο蠼５乃枷肱c方法，并介紹了SDLROOM和UMLRT三種實時面向?qū)ο笳Z言及其支持工具(2)對一個具體的嵌入式軟件開發(fā)項目一一SunyHMl實時監(jiān)控軟件展開分析和討論，從系統(tǒng)應用背景和需求分析的角度深入闡述了SunyHMl的開發(fā)要求與功能實現(xiàn)，以及開發(fā)過程中面臨的非功能限制，并采用純面向?qū)ο蠓椒▽浖到y(tǒng)的整體框架和程序流程作了設(shè)計(3)采用用例驅(qū)動的方法對SunyHMI監(jiān)控軟件的功能實現(xiàn)進行描述和歸納，并應用實時面向

4、對象建模方法和Rhapsody實時對象建模工具對SunyHMI監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和運行行為進行了建模(4)實現(xiàn)了SunyHMl實時監(jiān)控系統(tǒng)的活動對象框架以及窗口控件層次和RTOS屬性封裝代碼，并在實現(xiàn)模型綜合過程中給出了系統(tǒng)的可調(diào)度性分析。關(guān)鍵詞:實時對象建模嵌入式軟件模型驅(qū)動開發(fā)可調(diào)度性分析浙江大學碩士學位論文第一章緒論1.1嵌入式軟件綜述1.1.1嵌入式系統(tǒng)隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)以及通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為一種新的計算平臺已經(jīng)獲得

5、了廣泛的應用和發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)被描述為以應用為中心、軟硬件可裁剪、能適應環(huán)境對系統(tǒng)功能、可靠性、成本、體積和功耗等綜合指標嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)[1]121。從上述定義可以看出，嵌入式系統(tǒng)區(qū)別于通用系統(tǒng)如桌面電腦的主要特征在于:(1)嵌入式系統(tǒng)是面向應用的，即它通常工作在一些安全臨界或環(huán)境高度動態(tài)的環(huán)境中，系統(tǒng)的功能實現(xiàn)和功耗、體積等配置必須根據(jù)環(huán)境需要進行量身定制[6](2)面向應用的本質(zhì)以及出于成本和可靠性的考慮決定了嵌入式系統(tǒng)開

6、發(fā)必然是資源受限開發(fā)，存儲器大小、處理器速度以及外圍設(shè)備等的配置都必須以滿足設(shè)計要求為目標[14](3)嵌入式系統(tǒng)的所有關(guān)鍵屬性如安全性、魯棒性、容錯性以及可靠性都是非功能的，某些情況下嵌入式系統(tǒng)還必須具有遠程可升級能力[61以及對復雜的動態(tài)增長網(wǎng)絡(luò)提供支持[51嵌入式系統(tǒng)通常用于環(huán)境監(jiān)控，它需要對并發(fā)的外部輸入事件作出及時響應，因此大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都有實時性要求而成為實時系統(tǒng)。根據(jù)DonaldGilliesll的定義，實時系統(tǒng)是一種“

7、其計算正確性不僅取決于計算結(jié)果的邏輯正確性也取決于產(chǎn)生結(jié)果的時問的系統(tǒng)，如果不能滿足時間約束條件，那么系統(tǒng)就被認為是失敗了”。實時的涵義是指在規(guī)定的時限內(nèi)完成預定義的計算動作并傳遞正確的結(jié)果，使系統(tǒng)具有可預測的時間行為1111.1.2嵌入式軟件簡單的說，嵌入式軟件就是運行在嵌入式系統(tǒng)中的軟件，它區(qū)別于常規(guī)桌面軟件的本質(zhì)特點在于它是面向應用的，即它的任務不是對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，而是提供與物理世界的交互[1。廣義上的嵌入式軟件系統(tǒng)包含幾個層次:硬

8、件依賴層(如BSP、設(shè)備驅(qū)動)、獨立于硬件的中間件(如CORBA、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧)、為應用層提供服務的RTOS以及實現(xiàn)專門功能的應用軟件。嵌入式軟件最重要的功能是實現(xiàn)對環(huán)境設(shè)備的控制181。與傳統(tǒng)桌面軟件相比，它的數(shù)量要大得多，而且沒有復雜的人機界面，通常不支持鍵盤、顯示器、串并口等標準外設(shè)為了提高運行速度和可靠性它通常要求固態(tài)化存儲，而不是像通用計算機那樣存儲在磁盤等介質(zhì)上:它對代碼質(zhì)量和可靠性有較高要求，代碼要求盡可能的簡短，編寫代碼和