基于實(shí)時(shí)對(duì)象建模的嵌入式軟件開發(fā)研究.pdf

1、浙江大學(xué)碩士學(xué)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(jì)算平臺(tái)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。嵌入式軟件是運(yùn)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(shí)性、并行性、可靠性、可移植性等非功能要求。隨著應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)功能復(fù)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(duì)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(shí)現(xiàn)者的角度對(duì)嵌入式軟件的開發(fā)方法進(jìn)行研究，

2、這無論是對(duì)于從事嵌入式軟件開發(fā)理論研究的學(xué)者還是對(duì)于從事具體軟件項(xiàng)目開發(fā)的工程師都具有積極的借鑒意義。本課題圍繞當(dāng)前嵌入式軟件開發(fā)領(lǐng)域最新的研究理論—實(shí)時(shí)面向?qū)ο蠼?，并緊緊結(jié)合浙大中自集成控制股份有限公司的PCC500集成控制器項(xiàng)目開發(fā)背景，從而使得本課題的研究具有非常強(qiáng)烈的理論探索和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?？偨Y(jié)起來，本文的研究工作主要包括:(1)對(duì)當(dāng)前嵌入式軟件實(shí)時(shí)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(dòng)的嵌入式軟件開

3、發(fā)方法和實(shí)時(shí)面向?qū)ο蠼５乃枷肱c方法，并介紹了SDLROOM和UMLRT三種實(shí)時(shí)面向?qū)ο笳Z言及其支持工具(2)對(duì)一個(gè)具體的嵌入式軟件開發(fā)項(xiàng)目一一SunyHMl實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件展開分析和討論，從系統(tǒng)應(yīng)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(shí)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▽?duì)軟件系統(tǒng)的整體框架和程序流程作了設(shè)計(jì)(3)采用用例驅(qū)動(dòng)的方法對(duì)SunyHMI監(jiān)控軟件的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行描述和歸納，并應(yīng)用實(shí)時(shí)面向

4、對(duì)象建模方法和Rhapsody實(shí)時(shí)對(duì)象建模工具對(duì)SunyHMI監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行行為進(jìn)行了建模(4)實(shí)現(xiàn)了SunyHMl實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的活動(dòng)對(duì)象框架以及窗口控件層次和RTOS屬性封裝代碼，并在實(shí)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(shí)時(shí)對(duì)象建模嵌入式軟件模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)可調(diào)度性分析浙江大學(xué)碩士學(xué)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(jì)算平臺(tái)已經(jīng)獲得

5、了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)被描述為以應(yīng)用為中心、軟硬件可裁剪、能適應(yīng)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)功能、可靠性、成本、體積和功耗等綜合指標(biāo)嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)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(yīng)用的，即它通常工作在一些安全臨界或環(huán)境高度動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和功耗、體積等配置必須根據(jù)環(huán)境需要進(jìn)行量身定制[6](2)面向應(yīng)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(chǔ)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(jì)要求為目標(biāo)[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(cuò)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(yuǎn)程可升級(jí)能力[61以及對(duì)復(fù)雜的動(dòng)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(duì)并發(fā)的外部輸入事件作出及時(shí)響應(yīng)，因此大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都有實(shí)時(shí)性要求而成為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。根據(jù)DonaldGilliesll的定義，實(shí)時(shí)系統(tǒng)是一種“

7、其計(jì)算正確性不僅取決于計(jì)算結(jié)果的邏輯正確性也取決于產(chǎn)生結(jié)果的時(shí)問的系統(tǒng)，如果不能滿足時(shí)間約束條件，那么系統(tǒng)就被認(rèn)為是失敗了”。實(shí)時(shí)的涵義是指在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成預(yù)定義的計(jì)算動(dòng)作并傳遞正確的結(jié)果，使系統(tǒng)具有可預(yù)測的時(shí)間行為1111.1.2嵌入式軟件簡單的說，嵌入式軟件就是運(yùn)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(diǎn)在于它是面向應(yīng)用的，即它的任務(wù)不是對(duì)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(gè)層次:硬

8、件依賴層(如BSP、設(shè)備驅(qū)動(dòng))、獨(dú)立于硬件的中間件(如CORBA、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧)、為應(yīng)用層提供服務(wù)的RTOS以及實(shí)現(xiàn)專門功能的應(yīng)用軟件。嵌入式軟件最重要的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)雜的人機(jī)界面，通常不支持鍵盤、顯示器、串并口等標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)為了提高運(yùn)行速度和可靠性它通常要求固態(tài)化存儲(chǔ)，而不是像通用計(jì)算機(jī)那樣存儲(chǔ)在磁盤等介質(zhì)上:它對(duì)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