面向嵌入式系统的在轨软件维护技术研究

摘要

随着计算机技术和软件技术的发展，具有高度自治性和灵活性的实时嵌入式系统在航天、航空、航海、通信和网络设施等领域的应用越来越广泛。这些嵌入式系统往往具有较高的长时间运行的自治性和可靠性的要求，因此，对系统的在轨维护能力提出了迫切的需求。 本文面向实时嵌入式系统的在轨维护需求，提出了一种在轨软件动态维护系统的体系结构，并对系统实现过程中的维护补丁自动化生成和在轨软件动态修改等关键技术进行了深入研究和论述。主要内容如下： 本文首先介绍在轨软件维护技术的研究现状和论文的研究背景，包括在轨软件维护的概念、需求和发展概述，以及国内外在轨软件维护技术的发展状况和发展趋势等。在此基础上提出了本文的研究目标与研究内容。 第二部分，提出面向实时嵌入式系统的在轨软件维护系统的体系结构，根据系统各个组成部分的功能，分为三个子系统：软件开发子系统、补丁加工子系统和在轨动态修改子系统。 第三部分，论述在轨维护系统中维护补丁的自动化生成的关键技术。本文设计了软件开发子系统自动分析修改后的软件源代码，生成维护补丁初始信息，然后通过补丁加工子系统对初始补丁进行自动加工。在两个子系统功能相结合的基础上，实现完整补丁生成的自动化。 第四部分，论述在轨维护系统中在轨软件动态修改的关键技术。首先论述作为目标系统内核部分的在轨修改子系统的设计原理，分析子系统与目标系统内核部分的关系，然后详细论证了通过软件维护补丁动态修改目标系统的实现方法，包括对变量补丁、函数补丁和任务补丁的各种处理方法。 第五部分，在充分论述在轨软件维护系统关键技术的基础上，给出了在轨软件维护系统的实例，并通过几个模拟在轨维护实例进一步验证系统功能的正确性和有效性。 最后，对面向嵌入式系统的在轨软件维护系统的研究进行总结，并对在轨软件维护技术的发展趋势进行了展望。

目录

摘要

第一章绪论

1.1引言

1.2在轨软件维护概述

1.3在轨软件维护的研究和应用现状

1.4论文研究背景和内容

1.5本文的组织和结构

1.6本章小结

第二章在轨软件维护系统体系结构

2.1概述

2.2系统环境介绍

2.3系统需求和功能设计[30]

2.4在轨软件维护系统体系结构

2.4.1软件开发机

2.4.2补丁加工机

2.4.3目标机系统

2.4.4处理流程

2.5在轨软件维护系统的关键技术

2.5.1软件维护补丁自动化生成技术

2.5.2在轨软件动态修改技术

2.6本章小结

第三章在轨软件维护补丁的自动化生成

3.1概述

3.2修改信息获取

3.2.1源文件修改代码自动提取

3.2.2变量维护信息获取

3.2.3任务依赖性分析

3.3补丁加工

3.3.1功能设计

3.3.2目标文件分析

3.3.3生成函数补丁

3.3.4补丁加工的具体实现

3.4完整补丁生成

3.5小结

第四章在轨软件动态修改

4.1概述

4.2在轨软件动态修改子系统分析

4.2.1目标机软件系统分析

4.2.2维护系统与目标系统的关系

4.2.3功能结构和流程设计

4.3在轨软件动态修改方法

4.3.1任务补丁处理

4.3.2变量补丁处理

4.3.3函数补丁处理

4.4维护信息反馈

4.5小结

第五章在轨软件维护系统实例

5.1概述

5.2系统实例

5.3模拟维护实例

5.3.1变量维护

5.3.2函数维护

5.3.3综合维护

5.4小结

第六章总结与展望

6.1本文总结

6.2未来展望

参考文献

致谢