基于模型驱动的嵌入式控制软件开发中的模型转换方法研究

上传者：蔡经球
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上传时间：2015-04-26
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基于模型驱动的嵌入式控制软件开发中的模型转换方法研究

重庆邮电大学硕士论文摘要
摘要
汽车电子控制技术的应用带来了汽车制造技术的重大变革，汽车电子控制软件
成为汽车产品的核心组成部分，其功能需求日益复杂。但汽车电子控制软件的传统
开发方法却存在无法面向汽车领域的问题描述，缺乏有效的软件正确性验证以及缺
乏自动生成高质量的代码等问题。基于模型驱动（ＭｏｄｅｌＤｒｉｖｅｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．ⅧＡ）
的开发方法是通过对软件系统的建模行为来驱动软件系统的开发，能有效地解决软
件中的重用性，软件测试，自动代码生成等方面的难题。基于ＭＤＡ的嵌入式控制
软件开发涉及到控制领域建模和计算机软件领域建模，而控制模型常用ｓｉｍｕｌｉｎｋ来
构建，基于ＭＤＡ开发中的ＰＩＭ（Ｐｌａｔｆｏｒｍ－ＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＭｏｄｅｌ）却是用ＵＭＬ（Ｕｎｉ丘ｅｄ
ＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ）来描述的，如何把ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型集成到用ＵＭＬ构建的ＰＩＭ中
以构建目标系统完整的ＰＩＭ，这是成功运用ＭＤＡ思想开发嵌入式控制软件的关键
问题。
为了解决ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到ＵＭＬ模型的转换问题，本文首先对模型驱动方法、
基于模型驱动的嵌入式控制软件开发、ＵＭＬ建模机制、ｓｉｍｕｌｉｎｋ建模机制以及目前
主流的模型转换技术进行了研究分析。在此基础上，本文利用范畴论和代数规范理
论分别对ＵＭＬ的静态结构视图——类图、ＵＭＬ动态行为结构视图——活动图、
ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型的静态结构特性以及ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型的动态行为特性进行了形式化描
述，并在形式化描述基础上建立了ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到ＵＭＬ类图的映射关系以及
ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到ＵＭＬ活动图的映射关系。所建立的转换规则能保证转换一致性和
语义一致性，并且转换规则具有很好的重用性。
根据上述方法设计的ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到ＵＭＬ模型的转换规则，本文设计和实现
了ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到ＵＭＬ模型转换工具ＳＴｏＵ的原型，包括ＳＴｏＵ的需求分析、ＳＴｏＵ
的系统结构、ＳＴｏＵ各子系统的详细设计和实现。
最后，本文以电子节气门控制系统作为应用对象来验证本文设计的转换规则和
转换工具ＳＴｏＵ的有效性。从应用结果看，转换结果是有效的，可以实现预定的功
能，并且有利于ＭＤＡ开发方法在嵌入式控制软件开发中的应用。
关键词：嵌入式控制软件；模型驱动结构；形式化描述；模型转换；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ：
咖ｅｄ
ＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ

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