AADL建模工具的设计

设计一种架构分析与设计语言(AADL)建模工具,便于用户建立AADL模型.基于模型驱动体系结构思想,在Eclipse插件开发平台上开发可扩展的插件集合AADL模型设计工具.用户根据该工具建立的嵌入式系统AADL架构模型,通过XML文档保存,分析与验证工具以第三方插件的形式集成到该工具中,提取系统的AADL架构模型.通过应用实例验证了该工具的有效性.     

基于Copula的ERCS系统软硬件综合可靠性建模与分析

在现代的电子业、制造业和工业控制等系统中,系统的可靠性越来越重要,而嵌入式实时控制系统(Embedded Real-time Control System,ERCS)大部分是控制系统的核心部分,其系统可靠性尤为重要。首先对嵌入式实时控制系统软硬件进行形式化抽象定义;然后对不可再分的软件模块和IP硬核进行可靠性建模,应用Copula函数对软件子系统和硬件子系统分别进行建模,并建立了ERCS系统的软硬件综合可靠性Copula模型;最后应用建立的模型,对具体的系统进行了软硬件综合可靠性计算。通过实例计算可知,用Copula建立的ERCS软硬件综合可靠性模型考虑了软件各个模块间、硬件各个IP硬核间和软硬件间的相依性,使得ERCS软硬件综合可靠性比独立时有所提高。     

一种AADL系统可靠性模型转换方法

在原有构件依赖关系的基础上,提出一种架构分析与设计语言(AADL)系统可靠性模型的转换方法。该方法对AADL嵌入式系统体系结构进行可靠性建模,实现AADL可靠性模型到广义随机Petri网(GSPN)可靠性计算模型的转换。研究表明,该方法使AADL可靠性模型向GSPN模型的转换规则更加完备,能对嵌入式系统的可靠性进行准确与全面的分析与评估。     

软硬件可靠性综合评价方法研究

首先阐述了软硬件可靠性综合评价方法 ,并对现有综合评价方法进行深入分析和总结,将现有方法分为基于故障数据融合的方法、基于多模型综合的方法和基于系统结构分解的方法三类并进行比较。在此基础上,分别从失效过程融合、评价结果融合以及微观结构融合三个方面进行了综合评价方法机理分析,得出基于评价结果融合的方法未能有效解决软硬件失效机理不同对综合评价的影响从而造成评价准确性较差,而其他两类方法则在较大程度上考虑了软硬件失效机理不同,因此评价准确性高,最后讨论了软硬件综合评价方法未来有前景的研究方向。     

基于AADL的IoP系统可靠性评估方法

人联网（IoP）系统的架构复杂且存在海量、实时变化的数据,使得基于IoP系统的可靠性分析变得十分困难,目前仍缺乏一种健全的基于IoP系统的可靠性建模及评估方法。提出一种新型的IoP系统可靠性评估方法,利用AADL及其附件语言对IoP系统进行可靠性建模,并基于该模型从定性角度评估系统故障的根本原因和风险。此外,结合Ocarina模型转换技术提出一种基于连续时间马尔科夫链（CTMC）的定量评估算法,将AADL可靠性模型转换为CTMC模型,实现对系统动态、实时等特性的评估。在此基础上,设计一个IoP系统通用模型,并以此为案例验证所提方法的可行性。实验结果表明,该方法不仅能对IoP系统建模,而且能自动、准确地对其进行可靠性分析,具有良好的应用价值。     

可编程软硬件系统的综合设计方法

软硬件综合设计目前正得到广泛研究，其中的多数系统都属于特定应用型。本文提出了一种层次模型的设计方法，将面向应用的综合设计概念推广到通用系统。本文同时还提出了一个基于ＰＣ的开发系统平台，用于嵌入式软硬件系统的设计、综合及性能分析。在该系统中，ＰＣ作为通用硬件，ＦＰＧＡ作为可重配置的目标程序的硬件加速器。方案的优点将通过一个数据处理的例子来说明。     

基于AADL的无线传感器网络的建模与分析

利用结构分析与设计语言AADL(Architecture Analysis and Design Language)对无线传感器网络进行建模,并对其中一个节点进行了详细的分析.介绍AADL语言以及它在嵌入式系统中建模的优势,展示了无线传感器网络的特征和关键技术.结合AADL,针对温度传感器案例,对温度传感器的结构及功能进行了详细描述,充分体现了此传感器节点的工作原理与内部结构,有助于提高其结构上的可改进性和扩展性,以进一步应用到传感器网络中.     

软硬件协同设计中的软硬件划分方法综述

近年来,随着信息领域的物联网、工业互联网、机器人等研究热点发展,嵌入式系统技术再次得到科技工作者和工程师的广泛关注和重视,同时嵌入式系统产品的集成度和性能要求越来越高.软硬件协同设计是开发嵌入式系统产品的重要方法之一,而软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术.本文对现有软硬件划分方法从不同层面进行梳理和分类,重点介绍几种常用的软硬件划分方法,并结合实例进行了详细阐述,最后对这几种方法进行综合比较,供嵌入式系统开发科技工作者和工程师参考.     

基于XML的UML模型向AADL模型的自动转换

UML已经成为复杂系统建模的工业标准,并可借助代码自动生成工具实现从分析到编码的开发过程自动化;AADL具有精确的语义和严格的语法规范,可用于描述嵌入式实时系统的软、硬件体系结构,并能分析系统的功能及非功能属性。 UML和AADL模型的基本元对象有相互对应关系,并且两种模型的表示都能够采用标准的XML的交换格式。为充分发挥两种语言的优势,文中研究了UML模型向AADL模型的自动转换,以XML为媒介实现两种模型的元对象的对应转换,最终达到两种模型的转换,使用户在设计阶段能够结合运用AADL、UML工具的优点对系统进行分析。     

采用AADL的软件系统可靠性建模与评估方法

结构分析与设计语言(architecture analysis and design language,AADL)是应用于嵌入式领域的体系结构建模、分析和验证的重要手段。针对系统可靠性随着其规模、复杂度和性能需求的不断提升而愈显突出的问题,给出了一个基于AADL的软件系统可靠性建模与评估框架:首先建立AADL可靠性模型,然后将其转换为广义随机Petri网(generalized stochastic Petri net,GSPN)模型后再进行分析,最后根据分析结果判断是否需要进行模型改进。在研究已有的基本转换规则的基础上,重点讨论了系统中组件之间错误传播以及表示系统发生模式转换的Guard_Transition属性到GSPN的转换规则。以某飞行控制系统中数据发送和处理单元为实例,验证了所提转换规则和可靠性建模与评估框架的有效性。     

AADL分级调度模型的分析与验证

针对嵌入式系统体系结构分析设计语言(architecture analysis and design language, AADL)分级调度模型的分析问题,提出了基于模型检验的可调度性分析和验证方法.基于时间自动机理论,将AADL分级调度模型转换为时间自动机网络,将待验证性质描述为时序逻辑公式,通过模型检验工具对可调度性进行分析和验证.研究结果表明,使用模型检验方法来分析AADL分级调度模型的可调度性是可行的.相对其他方法而言,该方法利用了形式化方法的穷举性来分析系统的性质,分析结果更加精确.     

复杂嵌入式实时系统体系结构设计与分析语言:AADL

首先归纳了AADL(architecture analysis and design language)的发展历程及其主要建模元素.其次,从模型 驱动设计与实现的角度综述了AADL 在不同阶段的研究与应用,总结了研究热点,分析了现有研究的不足,并对 AADL 的建模与分析工具、应用实践进行了概述.最后,探讨了AADL 的发展与研究方向.     

AADL软件容错系统建模与评估

提出了一种解决软件客错系统的可靠性评估方法,该方法基于AADL,对嵌入式软件系统进行建模,详细分析了软件系统内部各种构件的各种错误状态和其之间的错误传播,构建了AADL软件系统错误模型,并根据基本的转换规则将其转化为广义随机Petri网模型,使用现有工具对其进行了计算,从而实现了软件客错系统的可靠性评估;以航空交通控制(ATC)为应用场景进行实验.根据经验数据适当的假设了部分构件的失效率,收到了较好效果.     

飞行管理系统AADL建模与分析

航空电子系统软件的建模与分析是保证军用和民用飞机高可靠、高性能的重要手段,也是模型驱动软件体系结构的重要组成部分。飞行管理系统作为航空电子系统的重要组成部分,传统上,对该系统的可调度性分析是在系统设计完成后,在实现与验证阶段进行的,这使得系统无法进行的准确地软硬件需求分析。采用先进的建模方法AADL对其进行建模,为飞行管理系统的可调度性分析、可靠性分析以及通信延迟等分析提供了可能,使得在系统需求分析阶段就可以准确确定系统的软硬件需求,并能大大降低系统的更改验证成本。首先论述了建模语言AADL的基本构成以及与航空电子应用接口规范ARING653的对应关系;然后描述了飞行管理系统的功能构成,并建立了飞行管理系统的AADL模型;最后详细论述了系统调度理论,AADL工具,飞管系统AADL模型的仿真分析。通过仿真分析为飞管系统的处理器选型、系统设计、软件设计与优化提供了依据。     

On Schedulability Analysis of AADL Architecture with Storage Resource Constraint

Embedded systems have been widely applied in real-time automatic control systems, and most of these systems are safety-critical, for example, the engine control systems in an automobile and the avionics in an airplane. It is very important to verify the schedulability of such a real-time embedded system in its early design stages, so as to avoid unexpected loss for the debugging of architecture design problems. However, it has been proved to be a tough challenge to evaluate the schedulability of a Preemptive-Scheduling Real-Time (PSRT) system, especially when the constraints of system resources are taken into consideration. The cache memory built inside the processor is an exclusive-accessing resource shared by all the tasks deployed on the processor. In addition, the Cache-Related Preemption Delay (CRPD) caused by preemptive task scheduling will bring extra time to the execution time for all the tasks. Thus, the CRPD should be taken into consideration when the Worst-Case Execution Time (WCET) of tasks is estimated in a real-time system. A model-based evaluation and verification method of architecture schedulability, which is designed for priority-based PSRT systems, is proposed in this study to make cache resource constrained and CRPD related schedulability evaluation based on the AADL system architecture model. In the first step, the study enhances the property set of AADL storage elements to make it compatible with cache memory properties in a system architecture model. Secondly, the study proposes a set of algorithms to estimate the CRPDs of a task before it is completed; run system schedule simulation and construct the schedule sequence with the constraint of cache resources and CRPDs involved; and make WCET estimation of the tasks in such a CRPD considered, preemptive-scheduling execution sequence. Finally, the methods mentioned above are implemented within a prototype software toolkit, which is designed to make evaluation and verification of system schedulability within CRPD constraints. The toolkit is tested with a use case of aircraft airborne open-architecture intelligent information system. The result shows that, compared with the schedule sequence constructed without cache memory resource constraints, the WCET estimated for most tasks is extended, and the sequence order is changed. In some extreme cases, when CRPD is taken into consideration, some tasks are evaluated to be incompletable. The test shows that the method and algorithms proposed in this study are feasible.     

面向AADL模型的存储资源约束可调度性分析

嵌入式实时系统在安全关键领域变得越来越重要,其广泛应用于航空航天.汽车电子等具有严格时间约束的实时系统中.随着嵌入式系统的复杂度越来越高,在系统开发的早期设计阶段就需要对其可调度性进行分析评估.系统中的存储资源会对可调度性产生一定影响,在抢占式实时嵌入式系统引入缓存后,任务的最坏执行时间可能发生变化.因此,分析缓存相关...     

AADL模型可靠性分析评估工具

主要针对AADL(architecture analysis and design language)嵌入式系统体系结构进行可靠性建模,实现AADL可靠性模型到广义随机Petri网(general stochastic Petri net,简称GSPN)可靠性计算模型的转换,并基于GSPN可靠性计算模型对嵌入式系统进行...