[发明专利]一种基于模型驱动工程进行SysML状态机图分析验证的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机程序模型检验与分析，主要涉及一种基于模型驱动工程进行SysML状态机图分析验证的方法。

背景技术

实时嵌入式系统在制造工业、通信、汽车、航空航天、消费类产品等领域得到了越来越广泛的应用。但是，实时嵌入式系统的开发通常十分复杂，所以在开发前期，要对整个系统建立相应的模型进行抽象。这样有助于实时系统软件的开发，能够很好地控制系统的复杂性。在实时嵌入式系统开发过程中，经常会用到UML（UML是面向对象开发中一种通用的图形化建模语言）状态机图（SMD）。SMD是SysML行为图中的一种，但它是一种半形式化的模型.这样在实时嵌入式系统开发的初期，设计者就不能很好的对设计模型进行分析和验证。为了解决这个问题，我们抽取MARTE中的时间和概率元素，对SMD进行了时间和概率方面的扩展并提出了一套基于MDE的模型转换规则，将扩展的SMD转化为形式化的时间自动机（TA）模型，并利用现有工具对转化结果进行分析验证。这样在系统设计初期就可以发现系统的一些错误和不足，有利于系统更好更快地开发。

模型驱动工程（MDE）技术。基于MDE的软件开发过程实际上就是建立模型和模型转换的过程。这个过程不但涉及到不同抽象层次之间的模型，同时也涉及到相同抽象层次内的模型。如果我们将MDE视为一种概念上的方法论的话，那么目前最主流的两种MDE建模和模型转换实现框架就是OMG的MDA以及微软的软件工厂。其中，MDA是公认最具代表性的MDE实现框架。典型的MDE元模型体系分为多个模型层次。元模型和模型是相对而言的，元模型解释了模型元素的含义。从语言的角度来看，元模型相对于模型而言处于建模语言的层次。而定义元模型的元模型就是所谓的元-元模型。

基于MDE的模型转换技术，是MDE技术的核心。它主要涉及模型到模型的转换，模型到代码的转换等几方面。基于MDE的模型转换技术的一般过程为：建立源和目标领域的元模型；构造两者之间的转换规则并实现；输入源模型，运行转换规则得到目标模型。

目前传统模型转换存在的瓶颈主要有：语义匹配和语法映射常常交织在一起、转换关系复杂和难以理解、转换规则很难进行复用。

时间自动机是一类形式化的建模语言，有很多现有的包括Uppaal在内的模型检验工具进行支撑。利用支撑工具我们可以方便的对已有时间自动机模型进行模拟，分析及验证工作。

发明内容

本发明目的是，鉴于上述问题，本发明旨在提供一个SysML状态机图分析验证的方法，该方法结合模型驱动工程技术，有效的实现了SysML模型到时间自动机模型的转换，并通过现有模型检验工具对设计模型进行模拟，分析与验证。

本发明是通过以下的技术方案实现的：基于模型驱动工程进行SysML状态机图分析验证的方法，

步骤10：根据编辑器工具设计一个SysML状态机图；即UML状态机图（SMD），SMD是SysML行为图中的一种；

步骤11：设计状态机图的时钟；

步骤12：新建一个ATL工程；

步骤13：将用户设计的状态机图及我们提供的两个元模型和一个转换文件导入到工程中；

步骤14：运行转换文件得到结果文件；

步骤15：将结果文件用Uppaal打开，模拟分析及验证用户设计的SysML状态机图；

扩展的SMD转化为形式化的时间自动机（TA）模型，并利用现有工具对转化结果进行分析验证；模型驱动工程（MDE）技术。基

其中步骤10所构造的模型符合下面的形式，步骤10是根据我们构建的元模型而实现的：所述的设计一个SysML状态机图即步骤10。

设计一个SysML状态机图的过程包括，如图8流程：

步骤200：用SysML的eclipse运行SysML状态机图编辑器；

步骤201：右键单击根节点，新建一个（或多个）Region（区域？）；

步骤202：右键单击Region节点，创建系统中所需要的State（态？）节点，同时为每个State节点命名，如果State节点有时限变量，则跳转到步骤203，否则跳转到步骤204；

步骤203：右键单击State节点，增加时限变量节点，并设置初始值；

步骤204：右键单击Region节点，创建系统中所需要的Transition节点，同时为每个Transition节点命名及指定源和目标状态；