基于UML的嵌入式系统系统级设计方法研究

摘要

随着微电子技术和超大规模集成电路的高速发展，嵌入式系统的规模越来越大，硬件部分的异构程度和软件部分的功能复杂程度都达到了历史最高点。在更高的设计复杂度和更短的面市时间压力下，提高抽象层次，采用软硬件协同设计方法，进行系统级设计己成为解决问题的有效途径。模型驱动构架(MDA)是目前软件工程领域内重要的战略方向，它以若干的标准定义了一个软件开发框架。UML模型是MDA中的核心任务，整个开发过程以系统的建模行为为驱动。比较MDA与嵌入式系统软硬件协同设计方法可以发现，它们在任务和目标上非常一致，如系统软硬件无关的统一建模，系统综合和验证等等。嵌入式系统的设计方法一直和软件开发方法保持相对的距离，本文尝试在嵌入式系统设计中融合先进的软件工程成果，促进嵌入式系统设计方法的新发展。 本文的重点是基于UML的嵌入式系统系统级设计方法研究。主要围绕模型驱动构架(MDA)，研究嵌入式系统的平台无关模型(PIM)，平台相关模型(PSM)，模型转换方法，以及模型验证等方面。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1嵌入式系统设计现状

1.2软硬件协同设计方法Vs系统级设计方法

1.2.1软硬件协同设计方法

1.2.2系统级设计方法

1.3系统级设计方法学

1.4本文的工作

1.5论文结构

第2章用UML为嵌入式系统建模

2.1引言

2.2 UML简介

2.2.1 UML语言构造

2.2.2 UML语法和语义

2.2.3 UML的组织

2.2.4 UML的扩展

2.3实时嵌入式领域中的UML

2.3.1行为特征描述

2.3.2时间特征描述

2.3.3结构特征描述

2.4本章小结

第3章嵌入式系统模型驱动设计方法

3.1引言

3.2模型驱动构架(Model Driven Architecture，MDA)

3.2.1 MDA概述

3.2.2 MOF概述

3.2.3基于MDA的嵌入式系统设计流程

3.3模型变换(Model Transformation)

3.3.1 UML模型

3.3.2 SystemC模型

3.3.3映射规则

3.3.4平台结构模型

3.3.5模型变换算法

3.4应用

3.5本章小结

第4章嵌入式系统模型动作语言

4.1引言

4.2动作语言的基本结构

4.3动作语言定义

4.3.1模型中的动作

4.3.2基本元素

4.3.3模型访问

4.3.4并发与同步

4.4动作语言处理

4.4.1词法和语法分析

4.4.2模板变换

4.5本章小结

第5章面向方面的模型设计与验证

5.1引言

5.2面向方面编程(Aspect-Oriented Programming，AOP)

5.2.1面向方面编程概述

5.2.2面向方面的UML扩展

5.2.3验证方面的模型编织

5.3功能覆盖率的自动化分析

5.4自动化测试方法

5.4.1自动化测试框架概述

5.4.2自动化测试方法

5.5本章小结

第六章模型驱动开发环境的实现

6.1引言

6.2 IME概述

6.3 IME实现

6.3.1实现组织

6.3.2实现结构

6.4 IME建模

6.4.1建立PIM模型

6.4.2建立PSM模型

6.4.3模型绑定

6.4.4动作描述与处理

6.5模型变换框架

6.6本章小结

第7章结论和展望

7.1本文主要贡献

7.2今后研究工作

7.3本章小结

参考文献

附录A：SystemC模型图形示例

附录B：动作语言语法

致谢

攻读博士期间科研工作

论文独创性声明及论文使用授权声明