智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術研究.pdf

1、近幾十年來，隨著計算機技術、微電子技術的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場儀表己逐漸發(fā)展成為具有微處理器系統(tǒng)的智能化儀表，即通常所稱的智能儀表。同時，隨著微處理器在處理速度和大容量FLASH存儲技術上的快速發(fā)展，智能儀表在信息處理和系統(tǒng)功能等方面有了很大的開發(fā)空間，從而導致了現(xiàn)代智能儀表的軟件開發(fā)工作量越來越大，軟件系統(tǒng)的功能越來越復雜。儀表軟件系統(tǒng)的開發(fā)已成為智能儀表研發(fā)過程中工作量最大、開發(fā)過程最漫長的任務之一。 自從上世紀80年代以來，人們開

2、始對軟件開發(fā)的自動化技術進行深入地研究。而隨著面向?qū)ο蟮脑O計、面向?qū)ο蟮姆治?、對象建模以及?gòu)件組裝等方法和技術的發(fā)展，CASE(計算機輔助軟件工程)已在軟件技術領域出現(xiàn)了一些成熟的軟件開發(fā)自動化工具，同時它也在一些專門的制造領域形成了專門的理論方法及其體系結(jié)構(gòu)。這些技術的發(fā)展已逐漸影響到各個領域的軟件開發(fā)工作方式，推動了各個領域中軟件研發(fā)工作的自動化發(fā)展。然而，如同在智能儀表一樣的諸多領域中，行業(yè)背景及其知識的跨度相差很大，并且研發(fā)工作

3、往往具有分散性，使得軟件開發(fā)功能上的共性容易被不同設計個體和應用背景所忽視，難以形成對這些專門領域所需求的軟件開發(fā)自動化技術的統(tǒng)一認識和研究。為此，本論文研究目的在于將儀表領域知識與軟件工程領域知識相結(jié)合，針對智能儀表軟件系統(tǒng)開發(fā)的特殊性，提出了一種智能儀表軟件開發(fā)的自動化概念——智能儀表CASE概念，并對其具體的實現(xiàn)技術進行了研究。 首先，本文針對智能儀表產(chǎn)品開發(fā)的工程特點，剖析了傳統(tǒng)智能儀表產(chǎn)品開發(fā)的過程及其共性技術，建立了

4、智能儀表的共性模型。在此基礎上，本文提出了智能儀表產(chǎn)品開發(fā)過程中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)校驗點的概念。通過這些概念及軟件工程中的相關理論和方法，本文提出了智能儀表軟件開發(fā)的自動化概念，即以智能儀表軟件開發(fā)自動化為目的的系統(tǒng)技術和方法，是在智能儀表共性技術基礎上，通過一定的硬件體系結(jié)構(gòu)，利用計算機輔助完成智能儀表軟件開發(fā)過程中的各項工作，以便盡可能實現(xiàn)智能儀表軟件生存期各個階段的自動化。 其次，在智能儀表共性模型的基礎上，研究了一種適合

5、智能儀表軟件開發(fā)自動化概念的硬件體系結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)的自動化技術在智能儀表系統(tǒng)中的運用具有了合適的硬件基礎。為了更好地在該體系結(jié)構(gòu)下進行智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術研究，文中對利用該體系結(jié)構(gòu)的智能儀表系統(tǒng)提出了一種新的數(shù)據(jù)交換技術——狀態(tài)變量表數(shù)據(jù)交換技術，同時也對運用該交換技術的軟件系統(tǒng)在有實時調(diào)度系統(tǒng)和沒有實時調(diào)度系統(tǒng)下的性能進行了分析，這對今后在此體系結(jié)構(gòu)下進行有效地開發(fā)和運用起到一良好的指導作用。 接著，在上述研究基礎上

6、，對本文研究的核心——智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術進行了深入研究。為了實現(xiàn)智能儀表信號處理軟件系統(tǒng)開發(fā)的自動化技術，文中對信號處理軟件系統(tǒng)進行了層次結(jié)構(gòu)劃分，并對不同層次的構(gòu)件進行了定義和描述。而為了實現(xiàn)基于構(gòu)件組裝技術的信號處理軟件自動化，本文對該方法中最為關鍵的連接子提出了一種實現(xiàn)方法——連接矩陣法。為了實現(xiàn)智能儀表交互界面軟件開發(fā)的自動化技術，文中在對現(xiàn)有交互界面模型分析的基礎上，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能儀表IVR模型，并對該模型

7、中的交互模型、資源模型以及視圖表達運用形式化語義和狀態(tài)圖進行了詳細描述；接著在此模型基礎上，進一步提出了一種智能儀表軟件的交互界面自動生成方法，包括交互模型、資源模型以及視圖表達等一系列的開發(fā)過程；最后，利用軟件開發(fā)的自動化方法之一集成工具法按前面的模型和方法將現(xiàn)有的一些軟件開發(fā)自動化工具重新集成建立了智能儀表交互界面軟件開發(fā)的自動化平臺。 最后，文中以智能儀表中的智能流量儀表軟件開發(fā)自動化為例，對本文提出的智能儀表軟件開發(fā)的自

8、動化方法及技術進行了具體實施。并具體介紹了多處理器硬件體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)交換技術、信號處理以及交互界面等軟件開發(fā)的自動化技術。整個實例表明本論文提出的概念及其方法不僅為智能流量儀表在進行其軟件系統(tǒng)整體性能開發(fā)上提供了指導原則，而且也有助于快速建立目標系統(tǒng)的硬件原型。 本論文的工作是在提出的智能儀表軟件開發(fā)的自動化這個新概念下開展的，研究成果中的一些新方法和新技術不僅為智能儀表領域軟件開發(fā)的自動化研究提供了一種新的實現(xiàn)方案，同時也為其