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汽车电子系统软件构件的交易级建模与验证

作　者: 程米
导　师: 李仁发
学　校: 湖南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 软件构件 AUTOSAR 交易级建模 汽车电子系统 嵌入式软件
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
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内容摘要


汽车日益增加的功能需求导致汽车上的ECU（Electrical Control Unit）数量逐步增多，汽车电子系统变得日益复杂，汽车电子软件设计和开发也变得更加困难。如何解决复杂汽车电子系统软件的设计难题，同时保证软件的质量和开发时间，成为了汽车电子系统领域的研究热点。本文结合汽车电子软件系统的特点，依据汽车领域的AUTOSAR（AutomotiveOpen System Architecture）规范，对基于软件构件的汽车电子系统的设计方法进行探索和研究，采用交易级建模方法，在高抽象层次实现软件构件的建模和验证，从而在系统早期设计阶段发现设计中存在的问题，保证软件质量，提高软件开发效率。本文的主要工作包括：分析了AUTOSAR相关技术，涵盖AUTOSAR架构、软件设计方法论及应用研究现状；针对AUTOSAR架构的特点，引入了交易级建模理论，并详细介绍了交易级建模的概念、发展历程、仿真方法及软件验证技术等研究现状。针对汽车电子软件构件的特点，对软件构件的结构、类型及通信行为等建模需求进行了分析。在此基础上，确定了模型描述语言，并重点分析了该语言的特点和结构。在详细分析基于AUTOSAR的汽车电子系统设计方法的基础上，确立了交易级建模基础方案。依据AUTOSAR规范，提出了一种面向软件构件的汽车电子系统的交易级建模和验证方法。该方法首先采用SystemC语言描述了汽车电子系统软件模型、硬件抽象模型及软硬件交互模型；然后针对AUTOSAR规范中的汽车电子系统设计流程，提出了PV（Programmer’s View）层和PVT（Programmer’s View plus Timing）层的交易级建模方法和验证流程；最后，在CCSS（CoCentric System Studio）上实现了面向汽车电子软件系统设计和验证的交易级建模、仿真、验证综合平台。以汽车自适应巡航控制系统为例，依据所提出的建模方法设计了自适应巡航控制系统的各个软件构件及互连模型，并在PV和PVT层分别实现了软件构件的交易级模型，利用CCSS建模-仿真-验证平台对汽车自适应巡航控制系统的设计进行了仿真验证。实验结果表明，这种交易级建模方式能有效地实现符合AUTOSAR规范的汽车电子系统软件构件的仿真，而且仿真速度快，有利于在系统设计早期阶段对软件构件进行验证及性能分析，从而保证汽车电子系统软件开发质量并能缩短软件开发周期。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-13
附表索引  13-14
第1章 绪论  14-19
  1.1 课题来源  14
  1.2 选题背景、目的和意义  14-16
  1.3 研究内容  16
  1.4 本文主要工作  16-17
  1.5 本文组织结构  17-19
第2章 基础理论和相关研究  19-30
  2.1 AUTOSAR 基础理论及研究现状  19-24
    2.1.1 AUTOSAR 概述  19-20
    2.1.2 AUTOSAR 架构  20-21
    2.1.3 AUTOSAR 方法论  21-23
    2.1.4 AUTOSAR 的国内外研究现状  23-24
  2.2 交易级建模研究现状  24-28
    2.2.1 交易级建模基本概念  24-25
    2.2.2 交易级建模理论的发展历程  25
    2.2.3 交易级建模及仿真研究  25-27
    2.2.4 交易级验证方法研究  27-28
  2.3 小结  28-30
第3章 汽车电子系统软件构件交易级建模需求  30-44
  3.1 汽车电子系统软件构件建模需求  30-35
    3.1.1 软件构件  30-33
    3.1.2 软件构件类型分析  33-34
    3.1.3 软件构件通信建模需求  34-35
  3.2 模型描述语言的确立  35-40
    3.2.1 SystemC 语言  37
    3.2.2 SystemC 体系结构  37-40
  3.3 汽车电子系统设计方法分析  40-42
    3.3.1 VFB 视图  41
    3.3.2 ECU 视图  41-42
  3.4 交易级建模方案  42
  3.5 小结  42-44
第4章 汽车电子系统软件构件交易级模型  44-57
  4.1 基于 SystemC 语言的汽车电子系统模型  44-49
    4.1.1 软件模型  44-45
    4.1.2 硬件抽象模型  45-47
    4.1.3 软硬件交互模型  47-49
  4.2 建模过程  49-52
    4.2.1 PV 层 VFB 视图模型设计  49-51
    4.2.2 PVT 层 ECU 视图模型设计  51-52
  4.3 模型验证  52-54
    4.3.1 PV 层模型验证  52-53
    4.3.2 PVT 层模型验证  53
    4.3.3 验证平台的设计与实现  53-54
    4.3.4 验证具体流程  54
  4.4 基于 CCSS 平台的建模及验证设计  54-55
  4.5 小结  55-57
第5章 汽车电子系统软件构件交易级建模与验证实例  57-72
  5.1 ACC 系统简介  57-58
  5.2 仿真平台简介  58
  5.3 PV 层建模及验证  58-68
    5.3.1 ACC 系统的 VFB 视图设计  58-60
    5.3.2 ACC 系统软件构件设计与实现  60-65
    5.3.3 ACC 系统 PV 层模型  65-66
    5.3.4 验证与分析  66-68
  5.4 PVT 层建模及验证  68-71
    5.4.1 ACC 系统的 ECU 视图设计  68-69
    5.4.2 ACC 系统 PVT 层模型  69-70
    5.4.3 验证与分析  70-71
  5.5 小结  71-72
工作总结与展望  72-74
参考文献  74-79
致谢  79-80
附录 A (攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目)  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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