面向嵌入式系统的威胁建模与风险评估*

为提高嵌入式系统可靠性,开发安全可信的系统,需要在软件开发设计阶段尽早考虑安全问题。提出一种面向嵌入式系统的威胁建模方法,该方法分析了嵌入式系统可能存在的威胁漏洞,以威胁树的形式建立了嵌入式系统威胁模型;根据该模型,以量化的方式从下到上迭代地计算各个节点的威胁值,然后根据各个节点的威胁值对嵌入式系统进行风险评估。为更好地说明威胁模型及其各节点威胁值的计算方法,以智能电表中用户电表账单信息受到的威胁为例,说明了整个建模和量化过程。通过具体实例验证了该方法的实用性和有效性。     

受时变约束柔性臂鲁棒RBF神经网络力/位置控制

研究了受时变约束的柔性臂系统，建立了分布参数模型，通过奇异摄动方法将该模型划分为表征系统刚性运动的集中参数子系统和表征系统振动的分布参数子系统．设计了集中参数子系统的鲁棒RBF神经网络力／位置控制算法和分布参数子系统的鲁棒自适应振动抑制控制算法．理论分析及仿真结果验证了该方法的有效性．     

普适计算环境下的嵌入式设备监控模型

针对普适计算环境下对嵌入式Internet技术的要求,设计了一个面向非网络设备的嵌入式监控模型,通过该模型可以将不具备网络接口的设备连入Internet,实现远程监控;首先对该模型的管理系统和被管系统进行了描述;接着对该模型的主要功能模块SNMP管理器、SNMP代理以及嵌入式Web服务器进行了具体的设计;最后将该模型应用到了对UPS设备的远程监控中,并在实际应用中测试了其网络性能与实时性能,证明该模型能够很好的满足普适计算环境下的嵌入式技术应用的需要。     

一种基于双代理架构的嵌入式Internet计算模型

随着芯片技术的发展以及互联网的个性化、移动化趋势，嵌入式Internet系统逐渐成为研究的热点。文章根据嵌入式系统的特点，提出了基于浏览界代理／智能代理服务器(双代理)的嵌入式Internet计算模型。该模型通过采用静态、动态缓存管理、页面压缩、协议优化等方法避开了嵌入式系统的弱点。从试验数据看，该模型较为有效地减少了数据传输量，达到了节约有限带宽、提高响应时间的目的。     

基于向量Lyapunov函数和LMI的大系统分散镇定

基于线性关联大系统的比较方程稳定性判据，给出了一种完全解耦的子系统控制器设计方法．该方法通过构造一个向量Lyapunov函数来满足比较方程的稳定性要求，并将控制器的设计转换为一组线性矩阵不等式的求解，进而对大系统进行镇定．由于各子系统控制器的设计可独立进行，相较于加权Lyapunov函数方法，该方法降低了控制算法的计算量和难度．仿真结果表明了该方法的可行性和有效性．     

策略驱动的可靠嵌入式系统建模及分析方法

针对嵌入式系统的特点,提出一种策略驱动的可靠嵌入式系统建模与分析方法.基于Petri网建立嵌入式系统的形式化描述语言,并对设备、计算与物理交互、组件及通信过程等要素进行建模.分析嵌入式系统的主要故障类型和特征,探索嵌入式系统的可靠性保障策略.采用面向方面思想提取可靠性保障策略相关关注点.通过构造关注点模型,并利用编织机制,将关注点模型动态地集成为一个完整的嵌入式系统可靠模型.利用Petri网相关理论分析嵌入式系统可靠性保障策略的有效性.具体实例表明,该方法能够简化嵌入式系统的设计与分析过程,有效地提高嵌入式系统的设计质量.     

KCCA-DPLS分布式建模算法研究

针对目前化工过程复杂、大系统集中式建模计算繁琐和分散式建模模型精度低等问题,提出了基于核典型相关分析(KCCA)和动态偏最小二乘(DPLS)的分布式建模算法。通过KCCA对大系统中的所有过程变量进行分析,获取其相关系数;根据这些系数进行分类,将关联性较强的变量分入同一个子系统。在此基础上,给出了基于KCCA的非线性大系统分解方法以及分解后各个子系统的DPLS动态建模流程。通过采用DPLS方法对各分解后的各子系统进行建模。该方法考虑了各子系统之间的相互作用,大大降低了大系统的复杂度,提高了模型精度。最后对田纳西-伊士曼(TE)过程进行了仿真,验证了所提算法的有效性。     

嵌入式系统模型驱动设计方法

提出基于模型驱动构架的嵌入式系统模型驱动设计方法．首先建立UMLforSystemC语言元模型，以扩充UML对硬件平台相关模型的描述能力；然后分析模型变换的映射规则；最后基于系统平台结构模型和软硬件划分提供模型变换实现．该方法能自动地生成不同实现的SystemC系统模型，以加速系统设计空间搜索效率。支持嵌入式系统的快速开发和验证．     

电力系统线路损耗管理系统的设计与实现

本文描述了一种线路损耗管理系统的设计与实现技术，该系统的开发采用了分布式数据库．Web和CORBA等一系列相关技术。系统解决了线路损耗的管理，能够根据每个月各级单位汇报的各类线路数据迅速计算出各条线路的线损率，使得决策人员能够根据这些信息调节变压器，更新高线损率的线路。本文主要介绍了该系统的主要结构以及数据录入，报表，图形，Web等几个主要子系统的设计方法和实现技术。     

基于源代码分析的嵌入式软件高速仿真

现有嵌入式软件仿真工具的应用受到仿真速度等不足的限制。在一些领域中,此处介绍的方法将是更好的解决方案。该方法使用自行开发的分析器将嵌入式软件的源代码转换为ANSIC／C＋＋代码,并将其与仿真专用的函数库编译连接。最终生成的PC上的可执行程序就是目标嵌入式软件及其硬件平台的模型。由于具备可以达到目标系统运行速度数百倍的仿真速度,和合理的仿真精确度,该方法可以在设计空间探索阶段和算法级嵌入式编程中取代常用的开发工具包以及ISS,并有效缩短开发周期。     

Acceleration of software algorithms using hardware/software co-design techniques

Currently there is significant interest in the design and implementation of embedded systems where the hardware and software subsystems are developed concurrently in order to meet design constraints. We present a development environment for general-purpose systems, where the objective is to accelerate the performance of software-based applications, which are specified by C programs. Such programs may be partitioned into hardware and software subsystems — a speed-critical region of the software is implemented in an FPGA in order to provide the performance acceleration. We also discuss two versions of the underlying system hardware architecture. Practical examples are given to illustrate our approach.     

基于SystemC的嵌入式系统设计

本文提出了一种基于SystemC的嵌入式系统设计方法，SystemC是OSCI（Open SystemC Initiative)组织制定和维护的一种开放源代码的C＋＋建模平台，提供支持硬件建模和仿真的C＋＋类库及相应的仿真内核，SystemC消除了一直存在于系统级设计和硬件设计之间的语言隔阂，支持在整个嵌入式系统设计流程内使用C＋＋来统一描述硬件和软件，基于C＋＋的系统功能定义能够方便有效地映为硬件实现部分和软件实现部分，该方法同传统的设计方法相比更加灵活和有效。     

网络化多机电力系统的分布协调控制和暂态联结稳定性分析

针对n个同步发电机互联电力系统暂态过程中出现的发电机失步现象,为了控制任意两台电机之间的转角差,提出一种新的分布式协调控制设计方法.将整个系统对对分解为$n-1$个子系统,设计分布式协调控制律,估计子系统的局部稳定区域,得到判定联结稳定性的定理;通过一个三机系统的算例,给出判别方法的应用.算例表明,这种判别方法能够简化系统稳定性分析的复杂性,并能够降低计算量.     

AnyWhere——面向设备的编程模式

嵌入式系统的特点及其传统编程模式决定嵌入式系统研发人员必须是复合型人才。嵌入式系统把越来越多的通用电脑功能集成进来,同时自身功能也极大增强,这个矛盾就越来越突出。Anywhere——面向设备的编程模式较好地解决了这个矛盾。AnyWhere最大的特点是着眼于系统。系统中的所有嵌入式设备都使用AnyWhere兼容设备,整体效果最佳。面向设备的编程模式把所有通过网络连接的嵌入式系统和计算机作为一个整体考虑,研发人员只需要知道设备地址和设备内端口地址的分配,通过有限的几个函数操作设备。     

基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计

提出了一种基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计方法。SystemC是OSCI(OpenSystemCIni tiative)组织制定和维护的一种开放源代码的C 建模平台 ,提供支持硬件建模和仿真的C 类库及相应的仿真内核。通过SystemC的支持 ,该方法在整个嵌入式系统设计流程内使用C 语言来统一描述硬件和软件 ,实现软硬件的协同设计和仿真。该方法同传统的设计方法相比更加灵活和有效。     

Contributions of model checking and CoFI methodology to the development of space embedded software

The role of embedded software in the last space accidents highlights the importance of verification and validation techniques for the development of space embedded software. In this context, this work analyses the contribution of two verification techniques applied to the onboard data handling software of space products. The first technique is model checking. The system is modeled by a set of timed automata and the verification of safety and liveness properties is performed using UPPAAL model checker. The verified model is then used to generate the embedded software. The second technique analyzed in this work is model based approach for the generation of test cases. The Conformance and Fault Injection (CoFI) testing methodology is used to guide the development of a set of Finite State Machine (FSM) models from the software specification. The test suite is automatically generated from the FSM models. The contributions of the two methodologies are analyzed based on the results provided by an experiment. Two software products are used as case study, each one implementing two services of the Packet Utilization Standard (PUS). These services represent the functionalities offered by a satellite onboard data handling computer. One of the products is developed with the aid of model checking, while the other is developed according to the practices currently used at the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Both software products are tested by the CoFI methodology. The experiment highlights the advantages and vulnerable points of model checking. It also demonstrates that the main contribution of CoFI testing methodology is to highlight problems related to situations that have not been considered in the software specification, such as the occurrence of inopportune events. This analysis helps to understand how different techniques can be integrated in the design of critical embedded software.     

构造嵌入式系统软件的构件模型研究

目前嵌入式系统软件开发方法不利于嵌入式系统的发展,如何将高级的构件技术应用到嵌入式系统软件开发中,以便快速灵活高效地设计系统,已成为其发展的关键。文章提出了一个基于构件的构造模型,它包括一个通用的、轻便的核心构件库,构件可在运行时动态装入,是可替换的。模型引入了构件框架概念,允许在部署时和运行时不同阶段进行重配置系统,有效缩短嵌入式系统软件开发周期。     

Modeling distributed real-time applications with specification PEARL

The methodology of hardware/software co-design of embedded control systems with Specification PEARL is presented. Hardware and software are modeled with the language Specification~PEARL, which has its origins in standard Multiprocessor~PEARL. Its usefulness is enhanced for modeling hierarchical and asymmetrical multiprocessor systems, and by additional parameters for schedulability analysis. Graphical symbols are introduced for its constructs to enable graphical modeling while maintaining the semantical background. It is meant to be a superlayer for programs, based on the PEARL programming model. To model program tasks, Timed State Transition Diagrams have been defined. The model of a co-designed system is verified for feasibility with co-simulation. The resulting information should be used when considering changes in a current design with the goal of producing a temporally feasible model. To support dynamic re-configurations, configuration management is introduced into the models. Since UML is becoming a de facto standard also for designing embedded control systems, and since Timed State Transition Diagrams and State Chart Diagrams share great similarity, an interface of the methodology to UML 2 is defined, using UML's extension mechanisms.