基于模型驱动的嵌入式实时系统设计与实现

发布时间：2017-12-10 20:25

  本文关键词：基于模型驱动的嵌入式实时系统设计与实现

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【摘要】：嵌入式实时系统在设计实现过程中不仅需要保证可靠性还要保证时间准确性,时间可预测是解决系统时间准确性的重要研究方向之一。目前传统的抽象模型如线程模型缺乏对时间可预测的有效支持。执行流服务体模型(Servant/Exe-flow,SEFM)是一款面向服务的抽象模型。SEFM模型中的功能属性由一组服务体组成,服务体之间显式地交互,避免了线程模型因同步和竞争导致的时间不可预测。另一方面,从系统建模到系统实现涉及控制工程师和软件工程师,传统的系统实现过程容易丢失抽象模型原有的语法语义。基于模型驱动的开发框架依靠严谨的开发流程和建模工具,可以最大程度地保证系统在实现过程中抽象模型语法语义的完整性。本文对基于模型驱动的嵌入式实时系统设计与实现进行研究,主要工作如下:(1)设计了具有时间可预测属性的TSEFM(Timed SEFM)模型。在SEFM模型的基础上,简化了服务体的抽象概念并加入了模型时间语义,提出了更适合嵌入式实时系统设计的新模型TSEFM。然后对TSEFM模型的进行了分析,给出了模型的形式化定义。最后,从模型的可调度性和时间可预测性两个方面对新模型展开分析,说明新模型的正确性。(2)实现了具有时间可预测属性的模型驱动的开发框架。首先给出TSEFM模型的抽象语法和具体语法,实现了模型驱动开发框架的核心技术。然后结合编程元模板和编译技术,讨论了 TSEFM模型的代码生成器机制。最后给出了TSEFM模型中的物理时间与模型时间同步、内存管理和调度等模型设计的实现方案。(3)给出了基于TSEFM模型的系统设计流程框架。在模型驱动的系统设计实现流程的基础上,给出了基于TSEFM模型的系统设计流程框架。然后设计了跟车控制系统实验,通过跟车系统的实现和实验结果分析,证明模型的正确性和该系统设计流程框架的可行性。本文详细地描述了时间可预测的TSEFM模型设计,并实现了基于TSEFM模型驱动的开发框架,最后以跟车控制系统实验的设计与实现作为案例,分析和验证了新模型的正确性和系统设计流程框架的可行性。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP311.52

【参考文献】

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1 龚育昌;张晔;李曦;陈香兰;;一种新型的构件化操作系统的内核设计[J];小型微型计算机系统;2009年01期

2 吴明桥;陈香兰;张晔;龚育昌;;一种基于服务体/执行流的新型操作系统构造模型[J];中国科学技术大学学报;2006年02期

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本文编号：1275809