汽车电子操作系统内核建模及形式语义研究与实现

摘要

随着汽车工业的发展,车载设备正朝着网络化和智能化的方向快速推进,汽车电子软硬件系统变得越来越复杂,它的实时性、正确性、安全性和扩展性越来越难以得到保证。为解决这些问题,全球汽车制造商、部件供应商及软件系统公司先后联合制定了OSEK/VDX和AUTOSAR标准,致力于为汽车工业开发一套开放的、标准化的软件架构,为高效开发和管理越来越复杂的汽车电子软件系统提供了基础。模型驱动架构(MDA)和形式化方法是软件开发领域快速发展的方法学和验证技术。该方法过建模和代码生成技术,极大提高了软件开发效率和软件模块的复用性;形式化方法通过对软件的功能和行为进行形式化描述,并使用数学方法证明了软件的正确性和可靠性。由于MDA开发方法目前并没有针对汽车电子操作系统领域建立统一的模型支持,形式化验证的实际使用也处于发展阶段,因此将两者相结合并应用于汽车电子操作系统的开发是很有意义的探索。
　　本文的主要内容包括:
　　研究最新的 AUTOSAR汽车电子操作系统标准以及相应的驱动程序开发标准;研究UML建模语言及其扩展方法,选用UML模型元素以及扩展元素建立符合AUTOSAR标准的eAuto OS调度静态模型;设计并实现了动作描述语言ASL,并用 ASL建立了调度表模块的动态模型;设计并实现了从模型到 C语言代码的代码生成器;研究了UML模型元素和ASL的语义描述方法;搭建了9S12平台交叉开发和调试环境,编写了该平台的MCU驱动程序,对MDA开发方法生成的调度表模块代码进行了测试。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状和存在的问题

1.3本文的内容和整体框架

1.4本文组织结构

第二章 基于模型驱动的软件开发方法

2.1模型驱动架构基本概念

2.2模型驱动架构开发过程

2.3模型层次结构与相关标准

2.4本章小结

第三章 汽车电子操作系统建模技术

3.1汽车电子工业标准

3.2 eAuto OS内核模型的建立方法

3.3动作描述语言ASL的设计和实现

3.4模型的动作行为描述

3.5模型的持久化存储

3.6本章小结

第四章 模型的形式语义研究

4.1形式化方法与形式语义

4.2 模型的形式化语义描述

4.3本章小结

第五章 代码生成器的设计与实现

5.1代码生成技术及M2T标准

5.2 UML模型元素到C代码的生成

5.3 ASL语法元素到C代码的生成

5.4 本章小结

第六章 测试坏境的搭建和实例验证

6.1测试环境搭建

6.2目标平台MCU驱动程序编写

6.3自动化测试和测试结果

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1工作的总结

7.2未来工作展望

致谢

参考文献