基于UML的嵌入式建模方法改进策略研究

统一建模语言UML(unified modeling language)在嵌入式系统设计建模中已经获得了广泛的承认,有很多成功的应用.但UML在嵌入式建模中存在时间约束描述能力不强和所建模型形式化复杂、验证难及模型重用性不高等问题.针对这些问题提出了一种改进策略:定义实时语义和映射规则,建立实时描述模式模板,使用模板中实时描述模式描述时间约束信息.改进后的方法能可视化地分析模型、纠正错误和简单地进行形式化转换,能利用支撑工具对模型进行验证,较好地解决了UML在嵌入式系统建模中存在的问题.     

嵌入式建模中带有时间扩展的UML状态图的形式化方法

面向对象建模语言UML(Unified Modeling Language)已广泛用于嵌入式系统建模,但它在嵌入式实时系统建模时存在概念模型形式化复杂和状态图对时间约束方面的建模功能不强的问题,针对这些问题,提出一种对UML状态图进行时间扩展的方法,并提出利用"可执行UML"对带有时间扩展的UML状态图形式化的方法.     

使用时间化自动机形式化带有时间扩展的UML状态图

严格建模是嵌入式实时系统设计的核心技术，通过UMI。方法与形式化方法结合可以给严格建模提供很好的工具支持。时间化自动机(Timed Automata)是一种用于描述、验证实时系统的理论模型。文中提出了一种通过时间化自动机来形式化带有时间扩展的UML状态图的方法，这种方法为UMI。与形式化方法的结合构造了桥梁作用。带有时间扩展的UML状态图用于嵌入式系统动态模型的建模，从时间化自动机模型得到形式化规范将更容易。UML状态图的形式化分为两部分完成；层次状态图的平面化以及时间化自动机的构造。     

一种嵌入式系统设计的建模方法研究

针对在嵌入式系统设计中,目前常用的VHDL建模方法方法存在不易理解、模型描述困难、工作量大的问题,UML建模方法存在模型需形式化、验证难等问题,提出了一种基于SpecCharts语言的嵌入式系统建模方法--使用SpecCharts语言语法、文字和图形相结合来描述嵌入式系统,能满足嵌入式系统设计的描述要求,建模效率是VHDL方法的2.82倍,是UML方法的1.25倍,并且具有容易理解、容易描述、能利用VHDL的支撑工具直接进行模拟验证、建模工作量小等优点,较好地解决了嵌入式系统设计建模中存在的上述问题,有较高的实用价值.     

基于UML的嵌入式系统模型验证机制的研究

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开发过程的模型系统及建模方法变得越来越重要。UML(UnifiedModelingLanguage,统一建模语言)作为面向对象的分析与设计技术的代表,已经获得了广泛的承认,并在多个领域中有成功的应用。然而,UML是一种符号化语言系统,其语义采用自然语言描述,没有完全形式化,无法精确和严格地描述模型的行为从而实现模型的验证。为了解决这个问题,文章提出了一种用于嵌入式系统UML模型验证的方法,其核心是可执行(Executable)UML,它是UML的增强性子集,采用与UML相同的符号表示法,并集成了状态图(StateChart)所用的形式化语义定义。嵌入式系统的UML模型经过语义分析能够很方便地生成可执行UML模型,并实现系统模型的验证。     

将扩展UML与Petri网应用在嵌入式系统设计中的研究

随着嵌入式系统的不断发展,传统的嵌入式开发已经远远不能适应新的要求,需要借助UML强大的系统设计能力来解决效率低下的问题,但是标准UML在多系统级任务并发,任务之间同步、系统仿真以及实时性方面没有提供足够的支持,很难直接应用到嵌入式系统的设计中.本文研究了一种将时间约束Petri网和扩展UML相结合的方法,通过利用Petri描述异步性和并发性的能力来扩展UML的构造型和流程图,通过将UML转化为Petri图,进而可以利用Petri强大的理论体系来验证UML的正确性.     

UML-BD在C3I系统中的应用

DEVS是对离散事件系统的一种形式化描述,它提供了一种层次的模块化的系统说明方法。该文中的UML-BD（UML Based on DEVS）方法就是在UML中结合DEVS这一特点,对UML进行一定的扩展;同时还在UML中还增加了时间的约束．满足系统的实时性的要求。基于C3I系统的层次性、实时性的特点,该文采用UML-BD方法对系统进行建模,构建出系统模型能够充分地展现系统特点。     

基于SMT的时钟约束语言CCSL的形式化分析方法与工具

时钟约束语言CCSL是一种用于描述实时嵌入式系统中事件之间约束的形式化语言.它是UML针对实时嵌入式系统建模的扩展包MARTE （Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded systems）中用于对时间建模的一个子语言.给定一组由CCSL定义的时钟约束条件,需要判断是否存在某种调度策略满足约束,是否所有满足这些约束的行为都不会导致系统死锁等分析.针对CCSL的形式化分析目前已经有一定的研究工作,如基于状态迁移系统与时间自动机的方法等.但这些方法要么只针对某种特定的分析,要么只适用于部分CCSL约束,要么分析效率较低.本文提出一种基于SMT的统一且高效的CCSL形式化分析方法.统一性体现在其可用于有效性证明、迹分析、死锁检测、LTL模型检测等方面的验证与分析.基于该方法开发了原型工具同时支持上述四种验证功能.工具集成了当前最高效的SMT求解器Z3和CVC4.得益于SMT求解器的高效性,实验中大部分的验证可以在短时间内完成.     

扩展UML与Petri网应用在嵌入式系统设计中的研究

随着嵌入式系统的不断发展,传统的嵌入式开发已经远远不能适应新的要求,需要借助UML强大的系统设计能力来解决效率低下的问题,但是标准UML,在多系统级任务并发,任务之间同步、系统仿真以及实时性方面没有提供足够的支持,很难直接应用到嵌入式系统的设计中.文章研究一种将时间约束Petri网和扩展UML,相结合的方法,通过利用Petri描述异步性和并发性的能力来扩展UML,的构造型和流程图,通过将UML转化为Petri图,进而可以利用Petri强大的理论体系来验证UML的正确性.     

一种基于CSP的面向方面状态图形式化描述方法

面向方面通过分离关注点解决软件系统中的横切问题,通过扩展UML可实现对面向方面的建模。本文利用UML的扩展机制将方面加入状态图中,描述了状态图中的方面与核心组件以及方面之间的编织,然后利用进程代数的形式化语义描述了扩展后的UML状态图,克服了扩展UML描述状态图的缺乏形式化动态语义,不利于对模型进行形式化验证和证明的缺
点。最后,以ATM自动取款机为例验证了基于CSP的面向方面状态图形式化描述的有效性。     

基于扩展UML活动图的工作流模型研究*

针对目前工作流管理系统在表达能力和适应性方面存在的问题,在给出三层工作流过程元模型的基础上,提出了基于扩展UML活动图的工作流建模方法,扩展了多实例、条件路由和协调节点等建模元素,描述了扩展建模元素的定义、路由结构和建模规则。应用模型实例表明,此方法增强了模型描述能力,在模型适应性和柔性方面具有明显的优势。     

基于UML-RT的复杂嵌入式系统建模方法及其应用

分析了UML在实时系统设计中的优点和需要解决的主要问题,论述了基于UML RT的实时嵌入式系统设计方法,并且对其进行扩展以支持数据流计算模型的建模,最后以汽车巡航系统为例加以说明。     

Clock constraint specification language: specifying clock constraints with UML/MARTE

The Object Management Group (OMG) unified modeling language (UML) profile for modeling and analysis of real-time and embedded systems (MARTE) aims at using the general-purpose modeling language UML in the domain of real-time and embedded (RTE) systems. To achieve this goal, it is absolutely required to introduce inside the mainly untimed UML an unambiguous time structure which MARTE model elements can rely on to build precise models amenable to formal analysis. The MARTE Time model has defined such a structure. We have also defined a non-normative concrete syntax called the clock constraint specification language (CCSL) to demonstrate what can be done based on this structure. This paper gives a brief overview of this syntax and its formal semantics, and shows how existing UML model elements can be used to apply this syntax in a graphical way and benefit from the semantics.     

运用UML对基于J2EE的Web应用系统建模研究

构建基于J2EE的Web应用系统是当前的热点,UML是用于建立面向对象系统模型的标准建模语言,如何运用UML对Web应用系统建模是一个新的研究方向.阐述了结合使用J2EE和UML的原因以及如何运用UML实现对J2EE的建模表示,探讨了运用UML对基于J2EE的Web应用系统建模的一般过程和方法,并结合一个网上拍卖系统的建模实例,详细说明了其建模过程和建模方法.通过对Web应用系统建模,可以有效地保证Web应用系统开发的质量.     

使用UML对μC/OS-II建模与分析

使用统一建模语言（UML）对嵌入式实时操作系统C/OS-II做静态建模和动态建模,进而利用UML的可视化模型来描述和分析C/OS-II的系统结构和工作机理。通过UML静态建模,为基于C/OS-II的嵌入式系统设计,提供了一个运用面向对象技术的框架;通过UML动态建模,详细分析了嵌入式实时操作系统（ERTOS）的关键方面,包括实时内核的调度机理、优先级反转问题及其解决办法等。     

基于UML顺序图的安全苛求软件安全性分析

安全性分析对于确保开发出符合安全性需求的软件系统非常重要。该文从安全苛求软件的建模特点出发,分析现有的安全性分析方法和UML建模语言在安全苛求软件方面的应用及优缺点。针对UML面向安全性需求建模的不足,对顺序图增加了安全性描述方法。通过车载ATP系统的建模应用验证其可行性与有效性。     

光电干扰武器系统C3I可执行建模的研究

UML已经成为面向对象分析与设计建模事实上的标准。基于UML的C3I系统模型的设计结果是对系统的静态表述，而C3I系统的本质是动态的。着色Petri网(CPN)具有强大的描述能力及严密的数学基础和多种分析手段，并且是可以仿真运行的。提出了从UML产品映射到可用于逻辑、行为和性能方面体系结构评价的CPN可执行模型的方法，对光电干扰武器系统C3I进行了UML建模的一般描述，阐述了光电干扰武器系统C3I从UML产品映射到CPN建立可执行模型的过程。通过对可执行模型CPN的仿真可对光电干扰武器系统C3I进行完整准确的评价。