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.     

并行构件非功能属性研究

扩展了CCA并行构件体系结构,首先定义了一个并行构件非功能属性的一个最小集合,然后实现了对这些属性进行管理的非功能构件。定义了与这些非功能属性相关的接口。并行构件可以有选择地提供这些接口。并行构件向非功能构件注册自己的属性,然后通过非功能接口向非功能构件提供相关信息。为了最优化并行构件的实现,构件开发者需要实现属性管理中属于特定构件的部分,这部分内容在非功能接口中实现。非功能构件调用并行构件的非功能接口,对并行构件的非功能属性进行统一的管理。这种方法提高了并行构件运行的性能,并且为管理并行构件的执行提供了一种简便的方法。     

基于XML的实时系统构件规约

给出了基于XML描述的实时多任务应用系统图形化设计软件的构件接口语义规约。在基于刻面描述的实时软构件的基础上引入XML Schema技术,全面描述了实时构件的静态属性和接口行为,以方便构件在Web中进行信息交换与处理,方便系统之间的互操作。     

控制密集型嵌入式系统软件构件模型研究

针对控制密集型嵌入式系统对软件实时性、安全性等要求高的特点,吸收现有构件模型优点,提出了控制密集型嵌入式系统软件构件模型—CIES模型;该模型引入了输入、输出控制接口,将数据传输的控制流与数据流分离;采用先进先出锁机制对临界区接口数据传输进行保护,保证了接口数据传输原子性及构件间交互的有序性,提高了系统可靠性与安全性;最后,给出实例的代码实现,并以汽车电子稳定控制系统为例,给出其CIES模型实现。     

一种面向服务构件的高可信组装技术的研究

服务构件的组装和验证是基于构件的软件工程的核心。为确保服务构件组装的高可靠性,引入了马丁洛夫类型理论来形式化地描述构件接口的功能性和非功能语义信息,使之在进行组装时,可利用其接口所携带的语义并根据推理规则在验证工具Coq中推导其正确性和可信性。其次,提出基于类型理论的组装验证模型并结合实例进行分析。最后,介绍了文中的可视化开发平台的原型系统,其具有界面友好、功能操作简单等特点。通过马丁洛夫类型理论的方法组合的构件系统表现出高可靠性。     

一种面向服务构件的高可信组装技术的研究

服务构件的组装和验证是基于构件的软件工程的核心.为确保服务构件组装的高可靠性,引入了马丁洛夫类型理论来形式化地描述构件接口的功能性和非功能语义信息,使之在进行组装时,可利用其接口所携带的语义并根据推理规则在验证工具Coq中推导其正确性和可信性.其次,提出基于类型理论的组装验证模型并结合实例进行分析.最后,介绍了文中的可视化开发平台的原型系统,其具有界面友好、功能操作简单等特点.通过马丁洛夫类型理论的方法组合的构件系统表现出高可靠性.     

基于场景构件式实时软件设计的一致性检验

在复杂的实时软件系统中使用构件式设计方法,已成为目前软件工程中的研究热点.如何有效地验证实时软件的设计是否满足给定的时间规约,是实时计算领域中的主要挑战之一.通过在接口自动机模型中添加时间区间标记,来扩展其对实时系统接口行为的表达能力;使用实时接口自动机网络来描述实时软件系统的构件式设计模型;使用带布尔不等式时间约束的UML顺序图表示基于场景的需求规约,对系统设计阶段实时软件构件的动态行为进行形式化分析与检验.通过对实时接口自动机网络状态空间的分析,构造了其可兼容的整型状态等价类空间的可达图,并在此基础上给出了验证算法,以检验构件式实时软件系统的设计与带时间约束的场景式规约之间的一致性.     

一种基于构件的嵌入式实时软件框架

嵌入式实时软件面临着规模大、复杂性高而开发周期相对较短，必须具备可定制和演化的能力等挑战，因此一个重用性高、扩展性和维护性好的软件框架显得非常必要。本文提出了一种基于构件的实时软件框架CBRTSF，它在其实时构件模型RTC的接口中显式定义了构件需要的服务——输入方法，并将接口中的每个方法赋予优先级特性。在此基础上，利用方法连接来描述构件间的交互，采用基于方法连接的可抢占优先级调度算法，从而得到一个全构件化的实时软件框架。最后，我们举了CBRTSF的一个应用例子，并将CBRTSF与相关研究工作进行了比较分析，说明了CBRTSF在满足系统实时性、重用性、扩展性和维护性方面具有较大的优势。     

构件式实时系统建模与验证研究

在复杂的实时系统开发中使用构件式设计方法已成为目前软件开发领域中的研究热点,如何有效地验证实时软件的设计是否满足给定的时间需求并降低验证过程的复杂度,是实时计算领域中的主要挑战之一.文中对构件接口模型进行时间扩展,提出了时间接口模型,并将其用于构件接口交互行为的形式化建模.在接口自动机理论的的基础上进一步提出了时间接口自动机模型用于描述时间接口交互下构件的行为及组合方法,通过消除错误状态产生组合模型来约减构件时间接口自动机模型的积,并在约减的模型上进行性质检验,降低了分析复杂度,有效地应对状态空间爆炸问题.为了说明论文建议的方法,详细讨论了一个简单的、贯穿整篇论文的示例系统.     

实时嵌入式构件模型组装方法及时间性推理

针对实时嵌入式系统特点,提出一种可行的具有较好普适性的软构件模型及构件组装机制,使用形式化方法描述构件接口规约及组装规约,并给出构件时间性的推理方法,旨在实时嵌入式系统中构建更加通用、简易、开放的构件模型和更加合理的构件组装推理机制。     

Real-Time Workshop实时仿真研究与应用

MATLAB通过组件Simulink提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境,可以在控制领域中建模并运行仿真,却缺少实时仿真支持.MATLAB工具Real-Time Workshop可以从图形模型生成ANSI C源代码,下载此代码在实时操作系统中运行可以实现实时仿真,但是目前市场上的实时操作系统在开发工具、用户界面等方面存在诸多不足.RTX扩展Windows在提供实时性的同时又可以利用Windows丰富系统资源.利用Real-Time Workshop产生C代码,把要求实时性的代码分离出来放在RTX实时子环境下运行,可以实现实时仿真.实验验证了此方法有较好的实时性.     

基于实时数据库的虚拟仪器数据管理方法

比较了虚拟仪器中数据管理的不同方法，将实时数据库技术引入虚拟仪器数据管理中，提出了基于实时数据库管理的虚拟仪器系统模型，分析了实时数据库的特点，接口和实时事务调度方法。     

构件化可配置实时嵌入式操作系统设计与实现

新一代嵌入应用需要自配置和定制操作系统,剪裁掉不必要的系统功能来获得更高的性能和更低的系统开销。软件构件是以可重用为目的设计、封装软件的技术,是操作系统配置管理的基础。提出设计构件化可配置实时嵌入式操作系统的方法：系统功能划分、构件界面划分、配置处理,并依据该理论进行了系统设计与实现,原型系统证明是可配置的,易于用户定制的,也提供了实时嵌入式操作系统所必要的特性。     

实时构件合成的语义研究

实时构件合成是实时应用系统中软件合成的基础，是实现软件复用思想的软件生产活动，其语义研究从实时构件的反射式语义模型、实时构件合成的适配性验证和合成构件的语义规约机制三个方面展开，规约为实时构件合成中的分析理论。     

面向方面的实时系统形式化开发方法

实时系统复杂性的不断增加以及对可配置性和可重用性要求的不断提高,需要如面向方面和基于组件的软件工程方法的支持,同时实时系统的可信性要求采用形式化方法来开发实时系统。本文试图建立一种面向方面的实时系统形式化开发方法,这种方法对RT—Z进行了面向方面和面向部件的扩展,并通过实时组件模型在需求和设计阶段提供了对基于部件的系统开发方法(CBSD)和面向方面的系统开发方法(AOSD)的支持。本文给出了面向方面的实时Z(AO—RT—Z)的组件模型的框架结构、语法要求、方面的联结和功能接口和非功能接口的定义,重点讨论并证明了面向方面的实时Z(AO—RT—Z)作为规格描述语言的健全性。     

卫星姿态控制系统通用实时仿真监控系统设计

开发了一种基于Lab Windows/CVI的通用实时仿真监控系统,应用于卫星姿态控制系统;能够模拟通过控制、监视和测量星上设备的工作状态实现实时、连续地记录工作过程、测试数据和描绘曲线的功能.系统分为网络部分与界面部分,网络部分采用UDP传输协议,界面部分又包括实时显示和曲线显示等功能模块.系统主要设计了一整套数据结构,保证稳定而又注重提高程序效率,以适应实时仿真的需要.     

SAR星姿态控制实时仿真系统结构与实现

为了测试SAR星星载计算机软件及硬件接口实时性能，该文基于dSPACE实时系统设计了SAR星姿态控制实时仿真系统。介绍了该系统的硬件结构和Simulink模型。采用Simulink和Stateflow建立了该系统的RS232／RS422串行口通信接口模型。仿真结果表明了SAR星姿态控制实时仿真系统和串行口通信接口模型的正确性。     

开放式工控实时数据库的设计

传统的面向事务处理的数据库技术已日臻完善,而关于实时数据库的研究则很不成熟。本文提出了一种在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下,利用动态连接库来建立工控实时数据库的方法,给出了数据模和接口的实现方法。复该方法建立的实时数据库具有全面的开放性,实际应用证明其数据传递效率远远高于ＤＤＥ方式。     

基于OPC标准的实时数据库接口技术与应用研究*

介绍了基于OPC标准的实时数据库的APCiOPC接口软件模块的设计模式、基本框架及具有的优点。在某化工企业的实时数据库系统中采用该技术获得了成功应用,进一步展望了APCiOPC接口软件有待完善的问题。     

一个大型实时数据自动检测系统图形界面的设计

该文介绍一个大型实时数据自动检测系统图形界面的设计方法，根据系统多任务、多软件环境、长时间在线实时检测的特点，合理地设定各任务的具体工作内容及其前后台属性，以优化准则设计各任务的连接规程和程序的运行要求，使图形界面为系统的实时监测快速而准确地提供各种图形图表手段。