基于UML與Petri網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)建模方法的研究

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1、摘要隨著嵌入式系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,嵌入式系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模型的方法,有利于確保系統(tǒng)的正確性,縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)費(fèi)用。本文結(jié)合統(tǒng)一建模語言(uML)和Pcnj網(wǎng),提出了一種支持嵌入式系統(tǒng)建模的方法體系。作為面向?qū)ο蟮慕<夹g(shù),統(tǒng)一建模語言UML適合于將復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題簡單化,并且IⅡ咀.能從需求分析、設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)等各個(gè)階段為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員提供有力支持。但是,U】ⅥL缺乏精確的語義描述,因此無法對用uML建立的嵌入式系統(tǒng)模型進(jìn)行形式化的分析和驗(yàn)證。Pem網(wǎng)建模方法基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論,使用形式化規(guī)范對系統(tǒng)建模,并且

2、可以通過眾多的工具完成驗(yàn)證。但Pe菌網(wǎng)建模方法不直觀,在需求獲取等方面也有無法克服的弱點(diǎn)。結(jié)合使用IML和Petri網(wǎng)建模方法能實(shí)現(xiàn)兩者互補(bǔ),既能有效獲取需求、分析設(shè)計(jì),又能進(jìn)行嚴(yán)格建模,形式化驗(yàn)證。因此,本文根據(jù)uML與Petri網(wǎng)的應(yīng)用特點(diǎn),研究了一種基于uML和Pe仃i網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)建模方法(本文稱其為uML.PN方法),其包含的主要內(nèi)容有:(1)首先使用UML來實(shí)現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)的建模,通過對待開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行功能需求及外部事件描述,逐級構(gòu)建系統(tǒng)的用例模型、靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型,最終分析綜合得到設(shè)計(jì)模型。(2)對分解之后的各個(gè)子系統(tǒng),在控制代碼設(shè)計(jì)

3、、軟硬部件開發(fā)等詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,采用面向?qū)ο驪etri網(wǎng)(ooPN)對子系統(tǒng)進(jìn)行建模和驗(yàn)證。(3)通過對uML模型的Petri網(wǎng)化來實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)模型的形式化驗(yàn)證。本文分析了uML類圖、狀態(tài)圖和Pem網(wǎng)元素之間的對應(yīng)關(guān)系,給出了類圖、狀態(tài)圖到Petri網(wǎng)具體的轉(zhuǎn)換方法。本文在UML廣PN的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合具體應(yīng)用,對稅控收款機(jī)的開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的建模工作,給出了主要的模型,并討論了一個(gè)發(fā)票打印模型的驗(yàn)證問題。最后,對本文的研究工作進(jìn)行了概括總結(jié),并對下一步研究工作進(jìn)行了展望,本文的研究成果可以為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程實(shí)踐提供方法指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)設(shè)

4、計(jì);IM,;Pe廿i網(wǎng);建模;驗(yàn)證Abs訂actAbstl?actEmbeddedsystembecoIIlesmorc姐dmorecomplicated、vithitswidespreaduseinav撕etyofdomains.Modeling叩proachcouldimpmVe廿1ecorrectness,s}10nen山eperiodofdesigIl,aIldreducethecostinembeddedsystemdeVelopnlent.AnembeddedsystemmodelingapproachbasedonUIlifiedMo

5、delingLangIlage(UML)andP矧netswaspmposedinthep印er.Asallobjectorientedmodelingtechnique,uMLisgoodatsimplif弭ngtlledesi印conlplexity,andprovidespo、Ⅳcrfulsupportt0embeddedsystelndesigⅡersatdiff色rentstagesfmmrequirementanalysis,design,toimplementadon.HoweVer,forlackofdefinedsem柚tics,

6、embeddeds)曝temmodelsdesc曲edbyUMLarcdimculttoverify.EmbeddedsystemcaIlbemodeledbyfornlalcriterionnlrougllPe廿inetsmodeⅡngapproachwhichbasedonri酉dmaⅡ1ematicalfoun出血ons.IIladdition,manyPemnetstoolsareavailablewhichcallbeusedtoaccoInplishValidation.Nevenheless,Pe麗netsarenotanintuid

7、vemodelingappmacharIdcaJlnotoVercomeitsweaknessinacqlliringrequirenlent.CombiIlingUML吼thPemnetsoffcrssigIlificantbenefitsespeciallyinacquirercqui嘲nent,analyzedes蟾n,rigorousmodeling,andformalvalidation.Accormngto山efeaturesofapplicationofU~Ⅱ一alldPetri,ane瑚【beddedsystemmodelingap

8、proachbasedonUMLandPemnetsisstudiedinthepaper(Thepapern鋤esita

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