基于实时对象建模的嵌入式软件开发研究

摘要

随着信息技术、电子技术以及通讯技术的发展,嵌入式系统作为一种新的计算平台已经获得了空前的应用和发展.嵌入式软件是运行在嵌入式系统中、完成特定功能的专门软件,影响其品质的关键因素是及时性、并行性、可靠性、可移植性等非功能要求.随着应用领域系统功能复杂程度的提高,传统的以编程为中心的嵌入式软件开发方法已难以满足市场对嵌入式软件开发效率和开发质量的要求.本课题的主要目的就是从实现者的角度对嵌入式软件的开发方法进行研究,这无论是对于从事嵌入式软件开发理论研究的学者还是对于从事具体软件项目开发的工程师都具有积极的借鉴意义.本课题围绕当前嵌入式软件开发领域最新的研究理论——实时面向对象建模,并紧紧结合浙大中自集成控制股份有限公司的PCC500集成控制器项目开发背景,从而使得本课题的研究具有非常强烈的理论探索和实际应用价值.总结起来,本文的研究工作主要包括:(1)对当前嵌入式软件实时面向对象建模领域的最新研究作了回顾和总结,着重阐述了基于模型驱动的嵌入式软件开发方法和实时面向对象建模的思想与方法,并介绍了SDL、ROOM和UML-RT三种实时面向对象语言及其支持工具;(2)对一个具体的嵌入式软件开发项目——SunyHMI实时监控软件展开分析和讨论,从系统应用背景和需求分析的角度深入阐述了SunyHMI的开发要求与功能实现,以及开发过程中面临的非功能限制,并采用纯面向对象方法对软件系统的整体框架和程序流程作了设计;(3)采用用例驱动的方法对SunyHMI监控软件的功能实现进行描述和归纳,并应用实时面向对象建模方法和Rhapsody实时对象建模工具对SunyHMI监控软件的结构和运行行为进行了建模;(4)实现了SunyHMI实时监控系统的活动对象框架以及窗口控件层次和RTOS属性封装代码,并在实现模型综合过程中给出了系统的可调度性分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1嵌入式软件综述

1.1.1 嵌入式系统

1.1.2 嵌入式软件

1.1.3 嵌入式软件应用

1.2嵌入式软件开发

1.2.1 嵌入式软件开发模式

1.2.2 嵌入式软件开发特点

1.2.3 嵌入式软件开发面临挑战

1.3课题背景和目标

1.3.1 课题背景

1.3.2 课题任务和目标

第二章文献综述

2.1模型驱动开发

2.1.1 模型驱动开发介绍

2.1.2 嵌入式软件基于模型驱动开发的迫切性

2.1.3 模型驱动开发的优势

2.1.4 模型驱动开发工具简介

2.2 面向对象开发方法

2.2.1 面向对象开发方法综述

2.2.2 面向对象分析与设计

2.2.3 设计模式与框架

2.2.4 面向对象编程的性能问题

2.3 实时面向对象模式

2.4 实时面向对象建模语言及工具介绍

2.4.1 声明描述语言(SDL)

2.4.2 实时面向对象建模语言(ROOM)

2.4.3 统一建模语言实时扩展(UML-RT)

2.5 小结

第三章PCC500软硬件架构设计

3.1 项目背景

3.1.1 需求背景分析

3.1.2 PCC500控制系统功能与结构

3.2软件结构设计

3.2.1 系统软件结构

3.2.2 系统软件功能

3.3 SunyHMI实时监控软件架构设计

3.3.1 功能分析

3.3.2 架构设计

3.3.3 程序运行流程

3.4 RTOS平台选择

3.5 小结

第四章 SunyHMI实时对象模型开发

4.1需求分析建模

4.1.1 功能与非功能描述

4.1.2 系统事件分析

4.1.3 需求分析模型

4.2静态结构建模

4.2.1包图

4.2.2 类识别

4.2.3类图

4.3动态行为建模

4.3.1 时序图描述

4.3.2 协作图描述

4.3.3 状态表描述

4.4 小结

第五章实现模型与可调度性分析

5.1主体代码实现

5.1.1 活动类框架

5.1.2 RTOS封装实现

5.1.3 窗口控件框架

5.2模型综合与可调度性分析

5.2.1 模型综合实现

5.2.2 可调度性分析(Scheduliability Analysis)

5.3 小结

第六章总结与展望

参考文献

论文与项目

致谢