[發明專利]一種面向IMA的AADL多范式建模及自動生成C代碼的方法

有效

• 申請號: 202010909187.2
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112114801B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 楊志斌;邱寶;王飛;謝健;周勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F8/35
• 分類號: G06F8/35;G06F8/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

本發明公開了一種面向IMA的AADL多范式建模及自動生成C代碼的方法，通過AADL表達IMA軟硬件架構，AADL行為附件、同步語言SIGNAL和SDL描述軟件構件的功能行為，以支持狀態機、同步數據流、異步執行等多種計算模型；通過IMA屬性集求精的方式向模型中添加IMA屬性得到平臺相關的AADL模型；通過OSATE提供的AADL文件解析模塊對文件保存的AADL文件解析并包裝成類；借助Xtend提供的模板功能實現多范式建模工具和AADL到C代碼轉換規則的映射，以此實現一個基于AADL開源工具環境OSATE的Eclipse平臺插件。

技術領域

本發明涉及基于AADL設計模型進行C代碼的自動生成技術領域，具體涉及一種面向IMA的AADL多范式建模和代碼自動生成方法。

背景技術

安全關鍵系統(Safety-Critical System)是指應用于航空、航天、交通、能源等領域的復雜嵌入式系統，且其運行情況可能引起系統處于危險狀態，從而導致重大財產損失、環境破壞或者人員傷害。航空電子系統就是一類典型的安全關鍵系統。

航空電子系統經歷了獨立式、聯邦式、綜合化(Integrated Modular Avionics,IMA)以及近期提出的智能開放式(Future Airborne Capability Environment,FACE)等階段。隨著計算機硬件能力的提高，使得航空電子系統綜合化(IMA)成為可能。IMA是指在統一的硬件處理器上執行所有航電功能，為了保證各個航電功能安全執行，IMA引入分區(Partition)的概念，每個分區包含獨立的地址空間、上下文數據以及實時任務，一個分區的錯誤行為不能影響到其它分區。為了支持在IMA架構上的應用軟件開發，國際航空電子應用軟件接口標準ARINC653(Avionics Application Software Standard Interface)定義了一個多分區的運行時環境，并給出了一套通用的航空電子應用軟件標準接口(APEX)以提高機載軟件的模塊化、可重用性和可移植性。目前，Wind River公司的VxWorks653，GreenHills公司的INTEGRITY-178B以及LynuxWorks的LynxOS-178產品均采用了該標準，并通過DO178B的A級認證，為上層機載應用軟件提供了高可靠的ARINC653實時操作系統。由DDC-I提出的Deos操作系統，是第一個同時支持ARINC653和多核處理器的實時操作系統，并且通過了DO178C的A級認證。國內方面，航空工業計算所設計與實現的天脈操作系統也能夠完整支持ARINC653標準。

在安全關鍵系統領域，常用的建模語言主要包括Modelica、SysML、AADL、Simulink、SDL等。其中AADL以層次化構件的方式表達系統的軟硬件體系結構，支持功能、非功能、執行平臺等多視角建模。AADL提供定義新屬性集和附件(Annex)等多種擴展方式，使得AADL逐漸成為安全關鍵軟件多范式建模的重要選擇。

在AADL多范式建模方面研究主要有Haolan Zhan和Naijun Zhan等使用AADL與Simulink進行混合建模，擴展AADL描述系統連續行為的表達能力；歐空局ESA提出AADL、Simulink、SDL的多范式建模方法TASTE。

在基于AADL模型的代碼生成方面，Gilles Lasnier等人提出了OCARINA工具，為AADL模型提供了面向IMA的ARINC653平臺相關的C、Ada代碼自動生成方法，其平臺相關部分的系統分區信息以及平臺接口等是通過代碼生成器硬編碼實現。卡梅隆大學Julien等人提出面向商業平臺的AADL代碼生成方法，采用AADL和SCADE的混合建模，并分別生成代碼后人工集成。

發明內容