T-CBESD:一个构件化嵌入式软件设计模型验证工具

现代复杂嵌入式软件系统的高可靠性需要有效的基于模型的设计与分析技术.传统的嵌入式软件可靠性保障技术主要关注于系统开发后期.本文在Eclipse平台上设计并实现了一个基于接口自动机模型的构件化嵌入式软件设计的形式化验证原型工具T-CBESD(Tool for Component-Based Embedded Software Designs).工具直接使用UML顺序图模型作为系统规约,可以检验系统设计模型与场景式规约之间多种行为一致性问题;并使用消息事件的时间约束不等式,检验实时接口自动机网络与带时间约束的顺序图模型之间的实时行为一致性问题.工具设计与实现内容包括:输入输出接口、顺序图模型的预处理转换、状态空间数据结构设计、抽象验证算法的实现以及通信构件组合系统的实例应用分析.     

CORBA构件组装技术研究与应用

本文在对CORBA构件模型以及构件组装技术进行研究的基础上,分析了基于CORBA构件模型的构件组装机制及构件组装的描述方法。在研究的基础上设计出一个具体的构件组装工具,并用此组装工具组装我们的构件,实现了应用系统-水位报警系统。     

CORBA构件组装技术研究与应用

在对CORBA构件模型以及构件组装技术进行研究的基础上,分析了基于CORBA构件模型的构件组装机制及构件组装的描述方法。在研究的基础上设计出一个具体的构件组装工具,并用此组装工具实现了应用系统——水位报警系统。     

构件化嵌入式软件设计模型非功能性质验证的工具实现

嵌入式软件的非功能性质是系统高可靠性的重要构成部分.传统的嵌入式软件可靠性保障技术主要关注于系统开发后期,缺乏有效工具对系统设计的非功能性质进行分析与验证.对基于接口自动机模型的构件化嵌入式软件设计验证原型工具T-CBESD(Tool for Component-based Embedded Software Designs)进行了资源及能耗等非功能性质验证功能的扩展设计与实现,包括:资源接口自动机和能耗接口自动机模型的输入输出接口设计、UML顺序图模型的预处理、带非功能语义信息的组合系统状态空间数据结构的设计、非实时资源使用性质与实时相关能量消耗特征验证算法的实现,以及一个通信构件组合系统的实例应用分析.     

基于即时验证的软件验证工具改进设计与实现

基于设计模型的分析技术是现代复杂嵌入式软件系统高可靠性的重要保障手段.基于即时验证(On-the-flyverification)方法对一个构件化嵌入式软件设计模型原型验证工具T-CBESD进行了改进设计与实现.集成Topcased和JFLAP扩展了T-CBESD图形化建模接口;设计并实现了相关输入处理与转换;重新设计并实现了状态空间数据结构,包括功能、非功能行为(实时、资源、能耗等)验证问题在内的多个基于路径的一致性即时验证算法.给出了改进工具在火灾预警系统中的应用实例与分析.     

基于CSP的构件化嵌入式软件能耗分析与评估方法研究

随着嵌入式系统的发展,构件化软件开发技术已成为嵌入式软件开发的发展趋势.嵌入式系统通常是能源有限系统,如何在构件化嵌入式系统开发前期对其能耗进行分析与评估,发现系统能耗特性设计缺陷,从而提高开发效率,降低开发成本,已成为嵌入式系统设计的一个挑战.文中从构件化嵌入式软件体系结构出发,采用基于路径的系统能耗分析评估方法,在嵌入式系统架构设计阶段对其能耗特性进行分析与评估.在此评估体系中,软件体系结构应用进程代数语言CSP进行形式化描述,能耗特性在构件接口级别定义,最终建立了以CSP迹模型为基础的基于路径的系统能耗分析评估模型.文章最后通过案例分析验证了该模型分析方法的正确性和有效性.     

嵌入式构件系统中的性能测量

在嵌入式系统设计中,常采用多级多模型构件化系统的设计来完善对硬件的抽象,缩短开发周期,降低开发难度.然而,当性能逐渐成为嵌入式构件系统开发的重要要求之后,应用于普通系统中的性能测量方法仍然不能体现构件化特点.构件化系统的性能瓶颈主要在于功能相关的关键构件以及粒度不合理的构件群之间的过于频繁的构件间交互,设计实现了适用于监测构件性能的方法和工具,在自主研发的嵌入式构件化系统Pcanel平台上实验此方法,获得了明显的性能改进.     

基于"和欣"灵活内核的安全构件模型

“和欣”是基于ezCOM构件技术、支持构件化应用的操作系统,采用了支持动态加载、更换、卸载系统构件的灵活内核技术模型。文中分析了该灵活内核技术模型,提出了基于此技术模型的安全构件模型,并构造了一个数字水印安全构件,是一种解决操作系统中安全问题的可行策略。     

软件体系结构模型单层化的一致性保障方法

在软件体系结构(software architecture,简称SA)设计中,复合构件是具有内部结构的构件,它可以对复杂的SA模型进行层次化的组织.尽管大多数体系结构描述语言都支持复合构件,但常见的SA模型分析与验证工具仅支持单层的SA模型作为输入,且目前的主流构件运行平台都不支持带有内部结构的复合构件模型.因此,有必要将多层的SA模型转化为单层的SA模型(即"单层化")."单层化"的关键在于如何保证"单层化"前后SA模型的一致性.对该问题及其解决方案进行了系统而深入的研究,给出了SA模型一致性的形式化定义.在此基础上,提出了SA模型"单层化"的基本原则以及过程指南,并以一个构件化的邮件客户端为例,验证了该方法的可行性.     

构件化的模具设计网格平台

Internet上大量的闲置资源可以用来协同解决复杂的注塑模优化设计问题,但是它们的分布性、异构性、动态性和自治性的本质特征,为建立网格平台带来了很大的困难.层次化构件化的设计方法能够降低开发难度,增强系统的可靠性和易维护性.本文建立了构件化的模具优化设计网格平台,并介绍了各个层次的主要功能及组成构件的相关实现技术.在此基础上,重点介绍了网格任务调度agent和优化设计任务分配模型.最后通过对一个算例的优化结果,说明了该平台的合理性和高效性.     

基于构件化的软件产品开发研究

为了满足软件产品的开发对生产质量和开发周期提出的更高要求,阐述了标准化工作中的模块化在软件产品构件化开发中的重要性,回顾了基于构件的软件开发方式的发展历程,提出了基于构件的软件开发方式和相关的实施案例。通过构件化的开发方法,为企业提高了软件产品质量,缩短了产品上市的周期,取得了良好的经济效益。     

基于ISO15765的车载CAN网络诊断设计

在分析车载CAN网络诊断协议与车载网络诊断结构的基础上,设计基于ISO15765的车载网络诊断,采用VC软件开发平台及USBCANII硬件接口,实现诊断工具的设计与开发。测试结果表明,该诊断系统的通信过程符合诊断协议,在开发与测试支持诊断功能的ECU过程中得到较好应用。     

车载MOST音频网络设计

运用MOST(Media Oriented Systems Transport)网络标准和I2S(Inter-IC Sound Bus)数字音频传输技术,设计了一个车载MOST网络,它实现了流媒体数据传输和播放功能。文中描述了使I2S数字音频数据从音频数据源设备发送到音频播放设备的网络硬件结构和软件实现。     

Applying Evolutionary Computing to Complex Systems Design

Development of an evolutionary computing tool for requirements analysis and optimization of component-based systems is described. The tool assesses scenarios that represent potential designs and their operational behavior, as well as how the designs perform in a range of environmental conditions. Designs are optimized for three objective functions: 1) reliability; 2) performance time; and 3) costs. Use of the tool is illustrated in a systems engineering case study to derive optimal design for a naval command and control system that includes human operator roles as well as technology components.     

嵌入式视频监控组件的设计与实现

在简要介绍了PECOS技术及其特点之后，结合嵌入式视频监控系统的基本需求，定义了嵌入式视频监控系统的主要组件。结合PECOS标准给出串口通信组件部分程序实例，最后对组件化程序设计中的几个关键问题进行了讨论。     

A method for comparing traditional and component-based models in information systems re-engineering

Many organisations have become aware of the limitations of their legacy systems to adapt to new technical requirements. Trends towards e-commerce applications, platform independence, reusability of pre-built components, capacity for reconfiguration and higher reliability have contributed to the need to update current systems. Consequently, legacy systems, typically designed and developed using traditional methods, need to be re-engineered into new component-based systems. The objective of the study is to develop a method to compare traditional and component-based models of systems. Design science is the approach used to build and evaluate the method. The method incorporates and integrates existing methodologies for information systems re-engineering and conceptual model evaluation. A case study illustrating the comparison method revealed that a re-engineered component-based conceptual model was capable of representing and enriching all the traditional conceptual model constructs. However, there was a conflict with the use of data flows as these can represent both events and also couplings between processes, data stores, and external agents. Thus, the project derived an additional set of rules to use when generating a component-based model to improve the re-engineering step.     

Specification and analysis of timing requirements for real-time systems in the CBD approach

In real-time software, not only computation errors but also timing errors can cause system failures, which eventually result in significant physical damages or threats to human life. To efficiently guarantee the timely execution of expected functions, it is necessary to clearly specify and formally verify timing requirements before performing detailed system design. With the expected benefit of reusability and extensibility, component technology has been gradually applied to developing industrial applications including real-time systems. However, most of component-based approaches applied to real-time systems lack in a systematic and rigorous approach to specifying and verifying timing requirements at an earlier development stage. This paper proposes a component-based approach to specifying and verifying timing requirements for real-time systems in a systematic and compositional manner. We first describe behaviors of the constituent components including timing requirements in UML diagrams, and then translate the UML diagrams into MTER nets, an extension of TER nets, to perform timing analysis in a compositional way. The merit of the proposed approach is that the specification and analysis results can be reused and independently maintained.     

基于Elastos的构件化驱动编程模型的研究

传统操作系统中驱动程序的模型,尤其类似UNIX系统中设备驱动程序往往是同文件系统相关联的,这导致驱动程序用户接口不够灵活,而新的构件化的驱动程序模型将增加这种灵活性。讨论基于CAR构件技术及Elastos平台来构建构件化驱动程序的方法。上海科泰世纪科技有限公司实现了CAR(Component Assembly Runtime)构件技术以及为其提供运行时支撑的Elastos构件运行平台。CAR构件技术为驱动程序的构件化、驱动程序的加载和卸载提供了技术支持。     

嵌入式组件在终端上的研究与设计

研究了嵌入式组件技术和基于组件的软件开发,包括嵌入式组件模型、组件接口、组件组合,以及复用组件的系统构建方法和组件管理等技术。运用嵌入式组件技术,设计和实现了一个符合国际3G技术标准的移动Email组件系统。     

TH-OSEK车用网络管理系统设计与实现

电子控制单元(ECU)有通过串行数据线路连接交换信息的需要,为支持汽车上ECU之间通信的安全性和可靠性,在符合OSEK NM规范的基础上,设计和实现了TH-OSEK车用网络管理系统.详细介绍了逻辑环的管理和在其上实现网络睡眠的算法,并提出采用有限状态自动机进行网络节点状态和行为的管理.在进行仿真实验的基础上,在目标平台上实现了TH-OSEK网络管理系统.实验结果表明,该系统成功达到了设计目标.