基于模型驱动的机载嵌入式软件应用

传统的软件开发方法已无法应对机载嵌入式软件开发面临的严峻挑战,基于模型驱动的软件开发方法将业务模型和软件实现平台分离,有效地提高了机载嵌入式软件开发效率。文中对两种机载嵌入式软件设计方法进行了比较,以基于SCADE平台实现的自动飞行控制系统的自动驾驶仪模态控制软件为例,并对SCADE自动生成代码与手工编写代码的执行效率进行了比较,证明前者更优,验证了基于模型驱动开发的软件设计方法能有效地提高机载嵌入式软件的开发效率。     

基于模型驱动的机载嵌入式软件应用

摘　要 传统的软件开发方法已无法应对机载嵌入式软件开发面临着严峻的挑战,基于模型驱动的软件开发方法将业务模型和软件实现平台分离,有效的提高了机载嵌入式软件开发效率。本文对两种机载嵌入式软件设计方法进行了比较,以基于SCADE平台实现的自动飞行控制系统的自动驾驶仪模态控制软件为例,并对SCADE自动生成代码与手工编写代码的执行效率进行了比较证明前者更优,验证了基于模型驱动开发的软件设计方法能有效提高机载嵌入式软件的开发效率。     

基于框架的开放式机载电子战嵌入式软件设计

当前机载电子战嵌入式软件复杂度和安全性越来越高,传统结构化程序设计方法已不能适应当前机载嵌入式软件研发的需求,为此提出了一种基于框架技术的开放式机载电子战嵌入式软件设计方法;该方法重点阐述了机载电子战嵌入式软件的开放式架构设计、软件框架的设计决策、软件构件接口抽象与实现要点,并基于软件框架对典型的机载电子战管理控制和信号处理软件进行了示例设计;该方法统一和规范了机载电子战嵌入式应用软件的体系结构,使得电子战系统软件架构具备开放式软件架构特征,提升了软件质量的同时使得软件开发人员聚焦应用开发,有效提升了机载电子战嵌入式软件研发效率,使得电子战系统具备快速迭代升级能力。     

面向适航标准的机载软件测试验证方法综述

机载软件测试是指机载系统中嵌入式软件执行的测试验证过程,目的是为了挖掘出软件缺陷从而提高机载系统的可靠性。随着机载嵌入式系统功能的多样化需求,软件的规模和复杂程度不断增加,同时因为其实时性、嵌入性、高可靠性等特殊性,因此对机载软件进行充分测试成为当前的一个挑战。为了满足要求,机载系统的测试需要遵循最新的适航标准DO-178C,针对机载软件生命周期过程提出了一系列目标要求和设计考虑。为此,简介了机载软件适航认证标准的发展及其测试环境;根据DO-178C对机载软件测试的各个过程从基于需求、基于模型、基于安全性分析以及软件验证的测试研究机载软件的测试验证方法,并进行小结;对相关领域的发展进行总结和展望。     

航空装备统一建模与仿真训练平台研究

分析了航空装备仿真建模和开发集成过程中存在的问题,详细描述了机载航空装备抽象建模方法,建立了仿真工厂模式,设计了工厂-飞机-机载装备三层仿真体系抽象模型,采用了基于任务描述的装备仿真训练方法,在三层仿真体系范围内具有很好的扩展功能。基于仿真工厂模式构建了仿真训练平台的架构,提出了SLC-DLC航空装备建模方法,并基于自定义的SDK给出了模型的开发流程和交互方法,该平台实现了航空装备统一建模、快速生产的新方法,降低了大型航空装备仿真开发的难度,解决了机载装备仿真继承性难题,实现了机载装备的高度重构。经过试验证明,该方法快速有效,扩展性和重构性好,既可以用于实装开发也可以用于仿真模拟器、多机型的战术仿真系统的开发。     

异步软总线在嵌入式开发环境中的应用

根据嵌入式软件集成开发环境中各个工具模块的集成、通信与功能交互的要求,提出一种基于异步通信机制的软总线通信框架,阐述其设计与实现原理.通过典型功能的运行机制,说明总线内部的工作流程.结合国产嵌入式软件集成开发环境给出远程调试工具、动态加卸载工具、系统监视/诊断工具的应用实例,结果证明,该软总线适用于嵌入式软件开发工具的...     

基于面向自治计算的Agent系统动态重构模型

动态重构问题是支持Agent系统对环境自适应的关键挑战之一，亦是Agent领域亟待解决的关键问题。面向自治的计算是一种全新的自底向上解决问题的计算范型，擅于提取并刻画复杂、自组织系统的行为规则，特别适合于对复杂问题和复杂Agent系统进行建模。因此，本文采用面向自治的计算AOC（Autonomy Oriented Computing），提取出了基于多Agent的动态重构模型ADRM，重点讨论了模型中自治实体、环境、自治实体行为等关键要素的定义，分析了该模型如何能够实现动态重构，并提供了ADRM有效工作的动态重构算法ASDR（Agent Systern Dynamic Reconfiguration）。经实验验证，在任务和环境动态变化的情况下，模型ADRM能够较好地解决Agent系统的动态重构问题。     

可重构资源管理及硬件任务布局的算法研究

可重构系统具有微处理器的灵活性和接近于ASIC的计算速度,可重构硬件的动态部分重构能力能够实现计算和重构操作的重叠,使系统能够动态地改变运行任务,可重构资源管理和硬件任务布局方法是提高可重构系统性能的关键.提出了基于任务上边界计算最大空闲矩形的算法(TT-KAMER),能够有效地管理系统的空闲可重构资源;在此基础上使用FF和启发式BF算法进行硬件任务的布局.实验表明,算法能够有效地实现在线资源分配与任务布局,获得较高的资源利用率.     

基于项重写的动态可重构系统建模与仿真框架

可重构系统建模与仿真是一项复杂的任务.本文从可重构计算模式的基本特征出发,建立计算与通讯并重的生产者-消费者系统架构,并提取其数据、计算、通讯基本元素,解决运行时的调度和加载问题,形成基于项重写理论的动态可重构计算系统建模框架.最后指出基于本框架进行系统规范描述、系统设计和仿真验证的方法与步骤.并以实例说明了不同的调度策略产生满足不同规范的应用系统,显示了本框架的通用性.     

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FPGA 的局部动态可重构技术研究

可重构技术作为嵌入式系统中软硬件结合的设计方法,在可靠性、系统高集成度方面有很大优势。现场可编辑门 阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)不仅可以满足这些客观需求,还加强了系统的自适应性,降低了开发成本。 文章介绍了动态局部重构的实现方法,并在早期获取部分可重构(Early Access Partial Reconfiguration,EAPR)方法的基础 上加以改进。之后使用 Xilinx 生产的 Virtex-ML403 开发板实现整个设计,验证该方法的有效性,保证系统的稳定,在实 际应用的实现中有利于对资源有效的管理和合理的利用。     

支持远程动态重构的嵌入式系统设计

为使嵌入式系统具备远程在线更新和维护能力,基于软/硬件统一多任务编程模型,应用互联网可重构逻辑设计方法设计并实现支持远程动态重构的嵌入式系统。提出的统一多任务编程模型为软/硬件任务提供统一接口和管理方式,可降低设计可重构系统的复杂度,同时远程重构功能增加了系统远程在线更新和维护的能力。实验结果表明,该模型可用于远程可重构系统的设计,同时硬件任务也具有较快的加速比。     

基于CAN总线的可重构SHM系统设计

针对结构健康监测(SHM)系统现场节点功能固化,不便于机动配置及后期维护等问题,提出一种基于CAN总线的可重构SHM系统架构,设计节点功能重构、网络结构重构以及资源分配重构等技术。以功能适配接口及嵌入式操作系统的软硬件协同实现节点功能重构,以自组织特征映射网实现网络结构重构的优先级聚类,以基于组件对象模型的上位监控软件实现资源的按需分配。利用该方法设计的系统具有灵活、高效和一定自主性等特点。     

基于UML的嵌入式实时控制系统的建模与实现

随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用,嵌入式系统变得越来越复杂,研究一种支持嵌入式系统从分析、设计、验证到编码这一整个过程的模型系统及建模方法变得越来越重要。用UMl对嵌入式系统进行面向对象分析与设计,并以电梯实时控制系统为例,建立系统的静态模型和动态模型。在IAR visualSTATE环境下,分析系统状态,实现了从状态图到C代码的自动生成,这提高了软件设计和实现的效率、质量、维护性和扩展性。     

可重构安全系统建模与配置生成方法研究

以安全重构元为基础,能够提供高灵活性、适应性和可扩展性安全服务的可重构安全计算系统已成为当前安全研究领域的热点问题.目前,关于重构机理的研究主要采取基于功能候选集的静态重构配置生成方法,可重构安全系统作为一种主动安全防御手段,应具有动态自动重构的能力,避免人工介入导致的脆弱性.针对动态自动可重构安全系统的建模以及配置生成过程的描述问题,提出了一种基于直觉主义逻辑扩展的动态自动可重构安全系统逻辑模型SSPE,给出了逻辑模型SSPE上的语法和推理规则,设计了基于SSPE的等级化安全重构元和安全需求建模和表达方法,并给出了基于映射关系的安全重构元描述向逻辑语言的转换规则.最后,以IPSec协议为例,阐述了可重构安全系统重构配置的动态自动推理生成过程.基于直觉主义逻辑的可重构安全系统建模和配置生成方法,为研究可重构安全系统的重构机理提供了新的思路和方法,具有重要的意义.     

基于Coq的微内核操作系统程序验证方法研究

机载嵌入式程序的可信属性验证是新一代飞机研制最关注的软件质量保障问题;基于定理证明的程序形式化验证方法是一种可靠和严格的软件正确性验证技术;文中在深入分析微内核操作系统的基础上,应用霍尔逻辑针对机载嵌入式软件核心代码开展程序验证技术研究,根据霍尔逻辑的相关推理规则进行程序验证,并在定理证明辅助工具Coq中形式化表示霍尔逻辑的推理规则,针对机载操作系统的部分程序代码实例进行验证;实验结果表明基于定理证明的程序验证方法可以对软件程序代码的正确性进行验证,从而帮助软件提供商开发高可信的机载嵌入式软件。     

ARTEMIS-ARC系统协同模型的自省式实现技术研究

基于运行时体系结构的协同模型能够为面向服务的协同应用系统的动态演化提供有效的支持。但是在实现层面上,如何使软件体系结构从抽象的规约转化为运行时实际的对象实体,并成为系统演化行为的直接载体,是一个较为困难的技术挑战。针对这个问题,本文提出一种基于计算自省的实现途径,主要包括基于面向对象程序设计语言构造的体系结构层面的元表示和元协议、基于体系结构上下文中对象引用重解释构建的因果互连机制,以及基于该因果互连机制的应用系统的动态重配置。以上实现方式在自行开发的服务协同系统ARTEMIS-ARC时得以实施。