[发明专利]一种基于复杂实时嵌入式系统的架构设计与架构转换方法

说明书

本发明公开了一种基于复杂实时嵌入式系统的架构设计与架构转换方法，该方法是针对基于模型的复杂实时嵌入式系统架构设计与分析的，其中架构模型作为权威数据真相源，为开展整个系统中其他视角的工作提供数据，通过SysML描述复杂实时嵌入式系统的功能架构；通过SysML及其扩展的FACE Profile描述复杂嵌入式系统的逻辑架构；通过SysML及其扩展的MARTE Profile描述复杂嵌入式系统的物理架构。基于创建的复杂实时嵌入式系统功能架构、逻辑架构和物理架构模型，该方法通过模型转换，可以自动将SysML功能架构、SysML及FACE Profile逻辑架构、SysML及MARTE Profile物理架构模型自动转换为对应的AADL架构模型，提高了后续复杂实时嵌入式系统架构分析工作的效率和准确度。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统研发领域，特别涉及一种基于复杂实时嵌入式系统的架构设计与架构转换方法。

背景技术

复杂实时嵌入式系统广泛应用于航空电子、航天器、汽车控制等领域，这些系统具有资源受限、实时响应、容错和专用硬件等特点，对实时性、安全性等性能有较高的要求，由于计算精度、实时响应的要求，这类系统变得越来越复杂，如何设计与实现高质量的复杂装备嵌入式实时系统，并有效控制开发时间与成本，是学术界和工业界共同面临的难题。

传统的嵌入式系统开发模式，从需求分析、设计、实现到测试的顺序开发过程中，由于开发环节较多、中间文档较多，常导致各开发环节之间的衔接存在很大的不确定性和潜在的遗漏危机，一旦在最终实现和测试阶段出现了明显的错误或是需求不满足的情况，则无法进行跨越阶段的重复设计，只能从头开始设计和实现，这样使得嵌入式系统研发的各项成本大大增加，这是嵌入式系统设计研发的瓶颈。而模型驱动开发方法(Model DrivenDevelopment,MDD)能够在早期阶段对复杂实时嵌入式系统进行架构设计与分析，有助于保证系统的质量属性，并有效控制开发时间与成本。而质量属性是由系统架构决定的。因此，基于架构模型驱动(Model-based architecture-driven)的设计与研发方法成为复杂实时嵌入式系统领域的重要研究内容。虽然基于功能(F)、逻辑(L)、物理(P)的框架开展基于模型的系统架构设计与分析逐渐成为共识，然而在复杂实时嵌入式系统架构设计与分析领域，仍然存在如下的缺陷：对于功能架构、逻辑架构、物理架构的定义及特征尚未统一。同时在架构转换方面，基本都是人工转换，缺少完整的架构模型自动转换方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明梳理了复杂实时嵌入式系统功能架构设计建模、逻辑架构设计建模、物理架构设计建模和架构模型自动转换方法等，提出一种基于复杂实时嵌入式系统的架构设计与架构转换方法。

本发明的技术方案为：一种基于复杂实时嵌入式系统的架构设计与架构转换方法，包括如下步骤：

步骤1、基于复杂实时嵌入式系统低层需求和设计约束，对复杂实时嵌入式系统进行SysML(System Modeling Language，系统建模语言)功能架构设计建模，然后通过模型自动转换方法将SysML功能架构模型转换为AADL功能架构模型；

步骤2、基于功能架构进行逻辑架构设计，对复杂实时嵌入式系统进行SysML及FACE Profile逻辑架构设计建模，然后通过模型自动转换方法将SysML及FACE Profile逻辑架构模型转换为AADL逻辑架构模型；

步骤3、基于逻辑架构进行物理架构设计，对复杂实时嵌入式系统进行SysML及MARTE Profile物理架构设计建模，然后通过模型自动转换方法将SysML及MARTE Profile物理架构模型转换为AADL物理架构模型。

进一步的，所述步骤1根据复杂实时嵌入式系统低层需求和设计约束，进行SysML功能架构设计建模，然后完成到AADL功能架构模型的转换，具体包括：