組件技術(shù)在一類信息物理融合系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用研究.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)是將計(jì)算機(jī)信息世界與物理真實(shí)世界緊密融合的產(chǎn)物，其核心離不開嵌入式?？梢詫?CPS技術(shù)當(dāng)作對現(xiàn)有嵌入式技術(shù)的完善與優(yōu)化，在某種意思上可以把CPS當(dāng)作新一代嵌入式系統(tǒng)?；诮M件的軟件工程指的是使用組件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)，使用組件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)能提高開發(fā)效率。目前組件技術(shù)主要還是運(yùn)用到在PC機(jī)中，較少用于CPS環(huán)境里，這是因?yàn)?CPS系統(tǒng)本身具有的資源限制和實(shí)時(shí)性等要求。

2、但隨著 CPS系統(tǒng)復(fù)雜性逐步增加，對系統(tǒng)各方面性能都提出了更高的要求，推動(dòng)了先進(jìn)的軟件工程思想向CPS領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。目前已經(jīng)有大量的研究工作開始關(guān)注信息物理融合系統(tǒng)的組件技術(shù)，特別是在較小且靜態(tài)的配置系統(tǒng)中。
　　SaveCCM(SaveComp Component Model)是瑞典 Malardalen大學(xué)嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室所研究SAVE(車輛系統(tǒng)安全鑒定的基于組件的設(shè)計(jì))工程里的一個(gè)面向CPS軟件組件模型。本文基于SaveCMM組

3、件模型的原理設(shè)計(jì)一個(gè)小型信息物理融合系統(tǒng)：自動(dòng)包裝系統(tǒng)。
　　本文首先根據(jù)自動(dòng)包裝系統(tǒng)功能和SaveCMM組件模型的設(shè)計(jì)原理，給出了自動(dòng)包裝系統(tǒng)模型整體架構(gòu)，以及每個(gè)組件和組件上端口的設(shè)計(jì)。這種基于SaveCMM組件模型開發(fā)自動(dòng)包裝系統(tǒng)的方法可以大大提升系統(tǒng)的開發(fā)效率，提高代碼的可重用性。
　　其次，在SaveCMM組件模型的專屬設(shè)計(jì)平臺(tái)SaveIDE上完成了自動(dòng)包裝系統(tǒng)模型。依據(jù)SaveIDE的開發(fā)流程，先給出組件與組件之

4、間通信規(guī)則和互聯(lián)情況，然后使用了時(shí)間自動(dòng)機(jī)(Time Automata)描述每個(gè)組件的內(nèi)部行為，并且給出時(shí)間自動(dòng)機(jī)中參數(shù)與組件端口的映射關(guān)系。由于SaveIDE有一系列自動(dòng)化的過程，所以在設(shè)計(jì)自動(dòng)包裝系統(tǒng)時(shí)候，可以在一定程度上忽視實(shí)際的硬件環(huán)境，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的相對分離。
　　最后，使用UPPAAL PORT模擬工具對自動(dòng)包裝模型進(jìn)行模擬運(yùn)行。根據(jù)UPPAAL PORT語法規(guī)則使用該驗(yàn)證工具對自動(dòng)包裝模型基本的邏輯進(jìn)行驗(yàn)證，并給出