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原文传递基于模型驱动的汽车电子软件开发方法研究

论文题名：	基于模型驱动的汽车电子软件开发方法研究
关键词：	嵌入式系统;汽车电子控制系统;OSEK VDX标准;软件开发
摘要：	汽车的发明与发展深刻的改变了人类的生活方式，汽车电子控制技术的应用带来了汽车制造技术的重大变革，同时以更为完美的性能和更为丰富的功能重新诠释了汽车的概念。汽车电子控制系统是嵌入式系统技术集中应用。现代汽车性能的提高已经发展到以采用先进电子控制系统进行综合控制的阶段。在这个阶段，嵌入式系统的广泛应用和以嵌入式软件为载体的控制技术的应用成为未来汽车技术发展的重点。同时以嵌入式系统为主要形态的汽车电子控制系统在整车中所占的价值比重不断攀升，预示着汽车正在成为高度信息化的产品。随着汽车电子控制技术的发展，软件成为汽车产品的核心组成部分。面对日新月异的汽车消费需求，传统的汽车电子控制系统软件开发方法遭遇到下问题的挑战：1)严格的环保和安全法规；2)日益复杂的功能要求；3)日趋激烈的市场竞争压力。面对以上挑战，传统的汽车电子软件开发无法解决以下问题：1)面向汽车领域的问题描述；2)有效的软件正确性验证；3)自动生成高质量的代码，因此迫切需要研究新的汽车电子软件开发方法以满足汽车产业发展的需要。本文针对汽车电子控制系统对软件开发技术的需求，将嵌入式软件设计技术与软件工程理论发展的最新成果相融合，研究面向汽车领域的嵌入式系统软件设计方法。本文研究了基于模型的软件设计方法和模型驱动的软件工程方法，提出基于模型驱动的汽车电子软件开发方法——ModaEDA方法，并对该方法涉及的若干问题进行了深入的研究。本文的工作主要集中在以下四个方面： 1)基于模型驱动的汽车电子软件开发ModaEDA方法研究。本文将基于模型软件设计方法和模型驱动的软件开发方法进行融合，提出应用于汽车电子软件开发的ModaEDA方法。该方法从系统设计方法论的角度，采用基于模型的设计方法，解决汽车电子控制系统中的软件设计的正确性和可靠性问题；从软件工程的角度，采用模型驱动的方法，通过模型间以及模型与代码和模型与文档间的自动转换，保证了软件开发过程成各个阶段设计的一致性，通过自动化工具的使用提高软件开发的效率。 2)支持两级构件的层次化建模语言研究。本文在考察了嵌入式领域各种设计方法和描述语言的基础上，提出了面向ModaEDA方法的支持两级构件的层次化建模语言-SmartC。SmartC语言支持五个层次的系统设计。每个设计层次针对系统不同设计阶段的特殊需求，解决了汽车电子软件从功能框架到系统实现，从算法设计到程序调度等各个层面上的问题。针对汽车电子分布式应用的需求，SmartC提出了两种层次的构件架构，分别支持软件的部署和算法的复用。同时解决了安全可靠的通信、混合模型设计、并发设计等问题。 3)面向ModaEDA方法的模型转换与验证方法研究。模型转换是模型驱动设计方法的核心，本文研究了从以UML语言设计需求模型向以SmartC语言设计的系统模型的转换问题，通过定义相关的规则完成了不同语言描述的模型之间的自动转换。模型的验证是基于模型的设计方法的核心，本文借助于时间状态机等形式化方法，提出了根据系统模型构造时间自动机的规则，采用UPPAAL对基于SmartC语言的系统设计模型进行有效的验证，以保证软件设计的正确性。 4)支持ModaEDA方法的软件平台研究。本文在ModaEDA方法的理论基础上，开发了支持ModaEDA方法的软件平台——SmartOSEK平台，其中我们开发的SmartOSEK操作系统成为目前国内唯一通过国际OSEK／VDX标准认证的嵌入式实时操作系统。基于SmartOSEK平台研制了电控液压机械式自动变速箱控制系统——SmartAMT，已通过863项目专家组验收。
作者：	杨国青
专业：	计算机科学与技术
导师：	吴朝晖
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文