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基于UML和AADL的模型转换与验研究

作　者: 刘博
导　师: 师军
学　校: 陕西师范大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: AADL UML MARTE 模型转换 模型验证
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 27次
引　用: 0次
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内容摘要


随着软件开发领域的不断发展,软件的规模也越来越大,这就使得软件开发领域迫切的需要一种统一的建模语言出现,而OMG及时的发现了这一需求,推出了UML面向对象建模语言。Unified Modeling Language (UML)又称统一建模语言或标准建模语言,是始于1997年一个OMG标准,它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言,为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持,包括由需求分析到规格,到构造和配置。AADL是针对嵌入式实时系统领域进行定制和开发的,此种语言有诸多优点,适用于嵌入式领域,AADL在嵌入式领域建模方面的优越性使得它适用于那些大型的,并且更加抽象的平台之中。体系结构分析设计语言(Architecture Analysis a nd Design Language即AADL),支持文本和视图方式的建模语言。AADL通过描述嵌入式系统的时间性、可靠性、有效性等非功能性属性,使系统设计者能够对组件和系统进行可调度性分析、可信性分析等。系统设计者对系统体系结构进行测评后,进一步改进系统。AADL能够在建模阶段对系统集成后的性能进行测试。在实际开发中,当工程师们试着把UML应用的嵌入式领域中时,发现了许多问题,如UML不支持非功能属性的描述等等。这些缺陷使得UML无法应用在嵌入式领域,此时,OMG推出其最新的可以应用在嵌入式领域的建模工具UML pr ofile for MARTE,此工具对UML进行了改进,使得MARTE可以更好的适用于嵌入式领域,它能够对时间、资源等非功能属性进行准确的描述。而现如今AADL的出现,使得原来的MARTE用户逐渐的转移到,更多的用户开始适用AADL,而AADL专门针对嵌入式实时领域的构建也是的它越来越被人接受。而怎样使得原来的MARTE用户能够更为平滑的转移到AADL平台,并且对用户产生的影响最小就成了研究者关注的新方向,本文针对此方向主要做了一下三方面研究：首先,本文首先对AADL和UML的开发背景进行详细的介绍,并且对当前所使用的一些建模和验证方法进行介绍和举例,从而更加容易的理解AADL和UML的建模和验证方式的不同。简要阐述了AADL语言,并且对转换中使用到的部分做着重的讲解。简要介绍了UML语言,并且对转换中使用到的Marte建模工具做了详细的介绍,并且引入实例模型来进行说明。其次,详细介绍了UML模型到AADL模型的转换方法,对UML到AADL的映射关系做了详细分析。对AADL模型的验证方法做了简要介绍,引入NuSMV验证工具对AADL模型进行验证,从而确保转换后模型的可靠性。最后,引入车载巡航控制系统作为实验对象,首先对巡航控制系统进行分析和建模,并且介绍建模过程,然后对UML模型进行转化,转换成与之对应的AADL模型,最后使用NuSMV对循环控制模型进行验证,来判定它的合理性。同时也通过实例证明了NuSMV作为AADL验证工具的不足。通过验证过程,我们可以确认转换过程是否正确。从而更好的进行模型的转换工作,另外,也能够发现转换中的不足之处。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 本文研究内容与论文结构  13-14
第2章 体系结构分析与设计语言  14-26
  2.1 AADL总体介绍  14
  2.2 AADL软件组件介绍  14-15
  2.3 进程  15-16
    2.3.1 AADL进程  15
    2.3.2 属性  15
    2.3.3 约束  15-16
  2.4 线程  16-18
    2.4.1 AADL线程  16
    2.4.2 属性  16-17
    2.4.3 约束  17-18
  2.5 线程组  18-19
    2.5.1 AADL线程组  18
    2.5.2 属性  18
    2.5.3 约束  18-19
  2.6 数据  19-20
    2.6.1 AADL数据  19
    2.6.2 属性  19-20
    2.6.3 约束  20
  2.7 子程序  20-21
    2.7.1 AADL子程序  20-21
    2.7.2 属性  21
    2.7.3 约束  21
  2.8 硬件组件简介  21-22
  2.9 实例介绍  22-26
    2.9.1 AADL实例介绍  22
    2.9.2 系统抽象  22-23
    2.9.3 文本和图形化表示  23-24
    2.9.4 约束  24
    2.9.5 软件组件与硬件组件的绑定  24-25
    2.9.6 绑定执行平台构件  25-26
第3章 UML和MARTE的组成结构  26-30
  3.1 UML简介  26
  3.2 UML MARTE简介  26-27
  3.3 MARTE结构分析  27-30
第4章 UML模型到AADL模型的转换  30-50
  4.1 总体介绍  30-31
  4.2 AADL简介  31
  4.3 MARTE和AADL的结合  31-32
  4.4 使用UML PROFILE进行AADL的基础应用建模  32-39
    4.4.1 AADL软件组件  32-33
    4.4.2 AADL硬件组件  33-35
    4.4.4 端口和连接模型的拓扑结构  35-36
    4.4.5 子程序调用  36-37
    4.4.6 模式  37-38
    4.4.7 流  38-39
  4.6 MARTE到AADL转换流程  39-49
    4.6.1 MARTE到AADL具体转换流程  39-40
    4.6.2 转换过程中包的层次问题  40-41
    4.6.3 映射UML的层级结构到AADL分类类型  41-44
    4.6.4 MARTE映射到AADL组件类别  44-46
    4.6.5 UML类属性AADL结构的映射  46
    4.6.6 UML接口映射的使用和实现  46-48
    4.6.7 UML/MARTE端口到AADL结构的映射  48-49
  4.7 小结  49-50
第5章 巡航控制系统模型转换和验证  50-62
  5.1 总体介绍  50
  5.2 验证工具NuSMV介绍  50-51
  5.3 UML巡航控制系统  51-54
    5.3.1 UML巡航控制系统建模以下为建模过程介绍  51-52
    5.3.2 用例介绍  52-53
    5.3.3 对象模型  53-54
  5.4 AADL巡航控制系统描述  54-57
  5.5 建立相应的NUSMV模型  57
  5.6 NuSMV验证过程  57-60
  5.7 小结  60-62
第6章 总结与展望  62-64
  6.1 本文工作总结  62-63
  6.2 未来工作展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-70
攻读学位期间的研究成果  70

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