[發明專利]一種汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言

無效

• 申請號: 201110426909.X
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102520622A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陰曉峰
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于嵌入式實時控制系統和嵌入式軟件領域，尤其涉及一種汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言。

背景技術

嵌入式系統是以應用為中心的專用計算機系統，需要面向應用領域的特定需求進行軟件開發。采用通用的嵌入式軟件開發環境所開發的軟件，其性能在很大程度上依賴于軟件開發人員的經驗及其對應用領域需求把握的準確程度，軟件質量難以得到客觀有效的保障。隨著嵌入式系統復雜度的增加和模型驅動技術的發展，模型正逐漸取代計算機程序成為嵌入式軟件開發過程的主要制品，為適應嵌入式系統開發過程中越來越多的領域建模需求，領域建模語言(Domain?Specific?Modeling?Language，DSML)正成為嵌入式系統建模的研究熱點。

針對汽車嵌入式實時控制軟件的開發，目前常用的方法是使用MATLAB/Simulink進行軟件功能/行為建模，再通過相關工具生成軟件代碼，在縮短開發周期的同時降低了手工編寫代碼可能引入的不確定性錯誤；然而，該方法在整個開發流程中并沒有考慮對系統資源需求及時間約束等性能指標進行建模。此外，作為一種通用的建模語言，UML(Unified?Modeling?Language，統一建模語言)近年在嵌入式系統建模方面也獲得了大量應用；但是，若直接將該語言用于汽車嵌入式實時控制系統的性能建模，要求建模者同時具有汽車系統控制和計算機軟件建模方面的專門知識，這對于普通的汽車控制工程師而言，不僅難度增大且開發周期亦會延長。

發明內容

本發明旨在克服現有的汽車嵌入式實時控制系統建模方法及工具難以實現性能建模的不足，采用元建模(Meta?Modeling)方法，為汽車嵌入式實時控制系統提供一種領域專用的性能建模語言。

一種汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言，其元模型由軟件結構元模型、目標平臺元模型和運行時系統元模型構成。三種元模型從不同的視角、采用層次化分解的手段對汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言進行描述，其中，軟件結構元模型用于定義軟件組件及其交互行為、實時特性和資源需求的建模范式；目標平臺元模型用于定義目標系統硬件環境及操作系統的組成結構、實時特性和資源約束的建模范式；運行時系統元模型用于定義將軟件組件映射至處理器、形成實時操作系統(RTOS)任務、并設置任務優先權及RTOS調度策略后的可執行軟件系統的建模范式。

一種汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言，其軟件結構元模型在元建模層次由軟件系統模型來刻畫，一個軟件系統模型包含軟件子系統和子系統之間的數據連接2種建模實體。軟件子系統具有系統時間限和調用周期2個屬性；數據連接具有數據大小和傳輸方式(分為同步和異步)2個屬性。軟件子系統模型包含軟件組件、軟件組件之間的數據連接、軟件組件之間的事件連接、指向其所屬CPU(中央處理單元)的引用、以及數據端口(派生為數據輸入和輸出端口)5種建模實體。軟件組件具有執行時間、優先權和內存需求3個屬性；數據連接以聯系類的方式由源數據端口指向目的數據端口。軟件組件模型包含軟件組件之間的數據連接、數據端口、軟件組件之間的事件連接、事件端口(派生為事件輸入/接收和輸出/觸發端口)、以及指向其所屬CPU的引用5種建模實體。輸出/觸發端口具有通信數據大小屬性；事件連接以聯系類的方式由源事件端口指向目的事件端口。所述的子系統之間的數據連接和所述的軟件組件之間的數據連接屬同一種連接，具有完全相同的語義。

一種汽車嵌入式實時控制系統性能建模語言，其目標平臺元模型在元建模層次由目標平臺系統模型來刻畫，一個目標平臺系統模型包含目標平臺硬件(派生為車載網絡和CPU)、實時操作系統(RTOS)、CPU與RTOS之間的連接、以及CPU與車載網絡之間的連接4種建模實體。車載網絡具有通信速率和總線負載率上限2個屬性；車載網絡還派生出CAN、LIN和FlexRay?3類網絡；CPU具有網絡標識、處理器類型、最大內存空間、最小內存分配單位和資源利用率上限5個屬性；RTOS具有操作系統類型、操作系統結構、調度開銷、上下文切換開銷、定時器精度和定時開銷6個屬性。所述的CPU與RTOS之間的連接以聯系類的方式由CPU指向RTOS，CPU與車載網絡之間的連接以聯系類的方式由CPU指向車載網絡，這兩種連接具有不同的語義。