基于代码生成的机载软件配置与定制技术研究
发布时间：2021-07-20 09:59
随着目前软件工程的发展,基于模型的软件开发方式越来越受到重视,其方便、易懂、易维护并且对设计需求反应灵敏的特点使得软件集成速度快速提升。当前在民用航空领域,越来越多的机载设备供应商在采用基于模型的开发和验证（Model-Based Development and Verification）的方式进行机载软件的设计和开发,这种基于结构化的方法由于支持代码生成以及支持仿真手段的使用为软件开发带来极大的便利性。本文采用基于模型的开发（Model-Based Design,MBD）方法,选择Simulink作为本文的研究平台,在按照DO-178B/C规范的开发要求下,设计出一套高安全性的机载软件开发流程用以保证开发过程的安全可靠性,弥补了在软件工程角度开发机载代码过程对标准符合性研究的不足。鉴于目前航空领域建模工具的使用情况以及后续可移植性的考虑,本文选择Simulink及Embedded Coder（EC）代码生成器进行模型开发和代码生成工作;针对当前机载代码结构的特点及生成代码可读性不高,效率偏低的情况,从模型开发、仿真验证、代码优化等方面入手,着重对Simulink一致性建模环境配置方式...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件生命周期过程之间的基本关系
第二章高安全性机载代码生成相关技术11程也是本节重点研究的过程；软件综合过程即产品完成交付之前的验证、审查和审定联络过程，保证软件质量和后续可靠性的重要过程手段。由于整个生命周期涉及的阶段过多，该课题选择与基于模型开发联系较紧密的软件开发过程以及软件综合过程中的软件验证和软件质量保证过程作为研究重点，接下来将对软件开发过程进行详细的解读和研究。2.2.2软件开发过程分析在DO-178B/C软件整个生命周期的开发过程中规定了软件需求、设计、编码、集成4个基本的子过程，过程之间的关系如下图2-2所示。图2-2DO178B/C软件开发过程软件开发过程一般从系统开发过程开始，经系统的需求分析过程建立系统需求报告，然后从软件的角度入手探索从系统细分到软件的需求过程，将系统开发过程与软件开发过程连接到一起。DO-178B/C中软件开发的4个子过程覆盖了软件开发过程整个周期，包含了每个活动对应的输入输出及采取这些活动所要实现的目标。下面将对开发过程的4个子过程进行详细的过程活动分析。首先是需求过程的活动分析。在软件计划工作完成并且其相应的评审工作也完成后，相应问题报告已建立，建立软件计划过程基本路线后，将进入软件开发的第一个阶段——软件需求阶段。DO-178B所述的软件需求一般由高级、低级以及派生需求组成，其中低级需求(LLR)的过程属于具体软件设计的概念。而高级需求(HLR)表示与系统、框架以及安全性相关的功能性需求。需求过程主要完成以下工作：通过收集软件需求或者软件安全性需求，确定
电子科技大学硕士学位论文12软件高级需求和派生的高级需求，完成高级需求的评审及确认以建立软件的高级需求基线。在需求过程中，通过分析DO-178B软件需求活动的目标，总结并简化出软件需求过程子过程活动如下：1、分析分派给软件的接口需求和系统功能性需求是否歧义矛盾等情况；2、每一个向下分派给软件的系统需求在高级需求中被规定；3、生成契合软件需求规则以及准确、前后统一的高层需求；4、让每个系统需求都与一个（或多个）软件高级需求建立可追踪性；5、让软件高级需求可追踪到向上的1或多个系统需求。上面的列举项表示软件需求过程中至少应该包括的活动。软件需求过程的目标是遵循了DO-178B/C的5.1节、6.3.1节以及11.9章节的要求，通过分析需求过程活动及目标需求，总结出图2-3所示的软件需求过程的流程图。图2-3软件需求过程模型需求过程在一般的情况下涵盖了需求的捕获及评审。由于机载软件的基本目的是实现飞机系统层面的功能，软件需求主要是由系统的功能需求来对软件需求以及系统的框架结构、功能接口进行有序分配。故为了保证软件高级需求输入的完整有效并可靠的特点，需要在需求捕获前将系统已经分配好的软件需求进行全方位的测评，测评结果系统需求捕获的输入数据。在需求捕获的过程中，需要按软件计划过程活动以及需求标准进行软件需求的捕获。在需求的评审前要将所有的需求进行确认，并且可以重复进行评审的工作，当需求评审过程通过后，需要建立文件或者记录对需求进行归档处理方便后续工作的开展。当需要需求规范的更改时，都必须按照流程进行需求的变更。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种同步语言多线程代码自动生成工具[J]. 杨志斌,袁胜浩,谢健,周勇,陈哲,薛垒,Jean-Paul BODEVEIX,Mamoun FILALI. 软件学报. 2019(07)
[2]机载大规模复杂系统软件开发技术研究[J]. 李红军,牟明,崔西宁. 现代电子技术. 2019(05)
[3]基于MBD的某型发动机控制软件开发[J]. 吴远盛,陈超,朱帅琦. 航空兵器. 2018(04)
[4]利用MATLAB/RTW的嵌入式代码自动生成与整合[J]. 陈攀,张承瑞,罗映. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[5]基于SCADE的航空发动机FADEC软件开发[J]. 周彰毅,黄浩,方伟,朱理化. 测控技术. 2018(01)
[6]基于PID算法的四旋翼飞行控制器设计[J]. 杨蔚,赵雪峰,李陈,杨生兰. 电子设计工程. 2017(09)
[7]SCADE在航空发动机FADEC软件开发中的应用[J]. 方伟,周彰毅. 航空发动机. 2016(05)
[8]Behavior modeling and verification of movement authority scenario of Chinese Train Control System using AADL[J]. AHMAD Ehsan,DONG YunWei,LARSON Brian,Lü JiDong,TANG Tao,ZHAN NaiJun. Science China（Information Sciences）. 2015(11)
[9]模型开发在型号软件研制中的应用研究[J]. 牟明,邢亮. 航空计算技术. 2015(03)
[10]基于RTW的C代码生成及其在汽车ECU开发中的应用[J]. 刘耀锋,邬昌盛. 机电一体化. 2014(03)
博士论文
[1]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于Simulink的飞控基础模型库的设计及生成代码性能优化研究[D]. 何宇.电子科技大学 2019
[2]符合航天安全规范的代码自动生成系统研究[D]. 戚浩楠.浙江工业大学 2018
[3]基于RTW的嵌入式半实物仿真系统的研究与实现[D]. 鲁森魁.大连海事大学 2016
[4]航空机载计算机软件适航研发流程研究与应用[D]. 裴宇鑫.上海交通大学 2016
[5]基于Simulink和OSEK的代码自动生成研究[D]. 刘佳伟.北京理工大学 2015
本文编号：3292612
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件生命周期过程之间的基本关系
第二章高安全性机载代码生成相关技术11程也是本节重点研究的过程；软件综合过程即产品完成交付之前的验证、审查和审定联络过程，保证软件质量和后续可靠性的重要过程手段。由于整个生命周期涉及的阶段过多，该课题选择与基于模型开发联系较紧密的软件开发过程以及软件综合过程中的软件验证和软件质量保证过程作为研究重点，接下来将对软件开发过程进行详细的解读和研究。2.2.2软件开发过程分析在DO-178B/C软件整个生命周期的开发过程中规定了软件需求、设计、编码、集成4个基本的子过程，过程之间的关系如下图2-2所示。图2-2DO178B/C软件开发过程软件开发过程一般从系统开发过程开始，经系统的需求分析过程建立系统需求报告，然后从软件的角度入手探索从系统细分到软件的需求过程，将系统开发过程与软件开发过程连接到一起。DO-178B/C中软件开发的4个子过程覆盖了软件开发过程整个周期，包含了每个活动对应的输入输出及采取这些活动所要实现的目标。下面将对开发过程的4个子过程进行详细的过程活动分析。首先是需求过程的活动分析。在软件计划工作完成并且其相应的评审工作也完成后，相应问题报告已建立，建立软件计划过程基本路线后，将进入软件开发的第一个阶段——软件需求阶段。DO-178B所述的软件需求一般由高级、低级以及派生需求组成，其中低级需求(LLR)的过程属于具体软件设计的概念。而高级需求(HLR)表示与系统、框架以及安全性相关的功能性需求。需求过程主要完成以下工作：通过收集软件需求或者软件安全性需求，确定
电子科技大学硕士学位论文12软件高级需求和派生的高级需求，完成高级需求的评审及确认以建立软件的高级需求基线。在需求过程中，通过分析DO-178B软件需求活动的目标，总结并简化出软件需求过程子过程活动如下：1、分析分派给软件的接口需求和系统功能性需求是否歧义矛盾等情况；2、每一个向下分派给软件的系统需求在高级需求中被规定；3、生成契合软件需求规则以及准确、前后统一的高层需求；4、让每个系统需求都与一个（或多个）软件高级需求建立可追踪性；5、让软件高级需求可追踪到向上的1或多个系统需求。上面的列举项表示软件需求过程中至少应该包括的活动。软件需求过程的目标是遵循了DO-178B/C的5.1节、6.3.1节以及11.9章节的要求，通过分析需求过程活动及目标需求，总结出图2-3所示的软件需求过程的流程图。图2-3软件需求过程模型需求过程在一般的情况下涵盖了需求的捕获及评审。由于机载软件的基本目的是实现飞机系统层面的功能，软件需求主要是由系统的功能需求来对软件需求以及系统的框架结构、功能接口进行有序分配。故为了保证软件高级需求输入的完整有效并可靠的特点，需要在需求捕获前将系统已经分配好的软件需求进行全方位的测评，测评结果系统需求捕获的输入数据。在需求捕获的过程中，需要按软件计划过程活动以及需求标准进行软件需求的捕获。在需求的评审前要将所有的需求进行确认，并且可以重复进行评审的工作，当需求评审过程通过后，需要建立文件或者记录对需求进行归档处理方便后续工作的开展。当需要需求规范的更改时，都必须按照流程进行需求的变更。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种同步语言多线程代码自动生成工具[J]. 杨志斌,袁胜浩,谢健,周勇,陈哲,薛垒,Jean-Paul BODEVEIX,Mamoun FILALI. 软件学报. 2019(07)
[2]机载大规模复杂系统软件开发技术研究[J]. 李红军,牟明,崔西宁. 现代电子技术. 2019(05)
[3]基于MBD的某型发动机控制软件开发[J]. 吴远盛,陈超,朱帅琦. 航空兵器. 2018(04)
[4]利用MATLAB/RTW的嵌入式代码自动生成与整合[J]. 陈攀,张承瑞,罗映. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[5]基于SCADE的航空发动机FADEC软件开发[J]. 周彰毅,黄浩,方伟,朱理化. 测控技术. 2018(01)
[6]基于PID算法的四旋翼飞行控制器设计[J]. 杨蔚,赵雪峰,李陈,杨生兰. 电子设计工程. 2017(09)
[7]SCADE在航空发动机FADEC软件开发中的应用[J]. 方伟,周彰毅. 航空发动机. 2016(05)
[8]Behavior modeling and verification of movement authority scenario of Chinese Train Control System using AADL[J]. AHMAD Ehsan,DONG YunWei,LARSON Brian,Lü JiDong,TANG Tao,ZHAN NaiJun. Science China（Information Sciences）. 2015(11)
[9]模型开发在型号软件研制中的应用研究[J]. 牟明,邢亮. 航空计算技术. 2015(03)
[10]基于RTW的C代码生成及其在汽车ECU开发中的应用[J]. 刘耀锋,邬昌盛. 机电一体化. 2014(03)
博士论文
[1]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于Simulink的飞控基础模型库的设计及生成代码性能优化研究[D]. 何宇.电子科技大学 2019
[2]符合航天安全规范的代码自动生成系统研究[D]. 戚浩楠.浙江工业大学 2018
[3]基于RTW的嵌入式半实物仿真系统的研究与实现[D]. 鲁森魁.大连海事大学 2016
[4]航空机载计算机软件适航研发流程研究与应用[D]. 裴宇鑫.上海交通大学 2016
[5]基于Simulink和OSEK的代码自动生成研究[D]. 刘佳伟.北京理工大学 2015
本文编号：3292612
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3292612.html
