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由于有了基于模型的設(shè)計(jì)，使得開發(fā)大量的汽車嵌入式系統(tǒng)時(shí)，可以由模型自動(dòng)生成最終編譯的軟件。不過，這項(xiàng)工作需要一個(gè)軟件工程框架的支持。本文使用線控駕駛系統(tǒng)(steer-by-wire system)作為實(shí)例，給出了設(shè)計(jì)汽車嵌入式系統(tǒng)的過程、方法和測(cè)試工具的一個(gè)框架。
近來，有報(bào)道稱包括Denso、Motorola和Toyota在內(nèi)的不同行業(yè)的多家公司都在產(chǎn)品代碼方面取得了成功。這項(xiàng)技術(shù)正日益成為軟件下一波演進(jìn)發(fā)展中的一個(gè)重要組成部分。雖然總體而言，它對(duì)軟件工程化過程的影響已為業(yè)界所了解，但卻并沒有十分清楚地確立起來。對(duì)于早前類似演進(jìn)發(fā)展(包括從機(jī)器代碼發(fā)展到匯編代碼，再發(fā)展到源代碼)的參與者而言，這一點(diǎn)尤為明顯。
隨著抽象與自動(dòng)化程度的日益提高，新的過程、方法和工具接踵而來。瀑布式過程已讓位于螺旋式方法和迭代方法。實(shí)時(shí)方法已經(jīng)出現(xiàn)并正在取代靜態(tài)流程設(shè)計(jì)。新的工具也出現(xiàn)了，如包含有調(diào)試器、優(yōu)化編譯器和自動(dòng)測(cè)試工具的IDE(集成開發(fā)環(huán)境)。
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| 圖1：查看一個(gè)軟件過程的普通方法是借助于V形圖。 |
不過，由于難以使用、缺乏了解或是工具支持不足的原因，并非每一種好的思想都能開花結(jié)果。有跡象表明，這些方法和工具對(duì)于主流產(chǎn)品應(yīng)用并非總是實(shí)用。例如，用驗(yàn)證來確保軟件正確性的正規(guī)方法是使用一種全世界只有極少數(shù)專家才真正懂得的語言編寫的。此外，1980年代的實(shí)時(shí)用例工具可以輔助設(shè)計(jì)，但并未提供一條產(chǎn)生最終代碼的簡便途徑。
在早期應(yīng)用階段，產(chǎn)品代碼生成的效果相當(dāng)不錯(cuò)，這主要是由于其實(shí)用性。不過，其進(jìn)一步的發(fā)展還需要依靠集成過程、方法和工具的支持。一種新的過程只有在具備了所需支持方法和工具的條件下才會(huì)成功。如果這些條件有所欠缺，那么對(duì)一個(gè)公司成熟的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的努力就不會(huì)是可行和實(shí)用的。
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圖2：用控制系統(tǒng)方框圖來表示反饋控制。 |
本文給出了主要面向產(chǎn)品代碼生成的這樣一個(gè)框架：
* 基于模型的設(shè)計(jì)
* 建模、仿真、快速原型、產(chǎn)品代碼生成、模型測(cè)試和覆蓋、在環(huán)測(cè)試
* 開發(fā)工具、驗(yàn)證與生效(V&V)工具、集成工具
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模型的設(shè)計(jì)過程
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圖3：創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)模型來表示所需的行為特性。 |
通過提供一個(gè)共同的圖形規(guī)范和分析環(huán)境，基于模型的設(shè)計(jì)可以支持控制/DSP系統(tǒng)工程師和軟件開發(fā)人員的需要。在這個(gè)過程中，模型被創(chuàng)建并用來規(guī)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)、接口、反饋控制邏輯、離散/狀態(tài)邏輯和實(shí)時(shí)行為。
基于模型的設(shè)計(jì)被應(yīng)用在幾乎每個(gè)需要嵌入式控制系統(tǒng)的行業(yè)之中。而在大型汽車電子控制單元(ECU)等嵌入式應(yīng)用的開發(fā)過程中，其應(yīng)用更為廣泛。DSP和通信應(yīng)用也采用這種方法，但它們更強(qiáng)調(diào)建模和原型，而不是產(chǎn)品代碼生成。
為了滿足這些不同的應(yīng)用，基于模型的設(shè)計(jì)過程必須解決線控駕駛系統(tǒng)等安全關(guān)鍵系統(tǒng)的需求。它還必須產(chǎn)生最終的、可執(zhí)行的代碼，而且必須特別緊湊、快速和能夠追蹤。這是由于在大批量生產(chǎn)的ECU中，必須使用低成本的定點(diǎn)微控制器部件和DSP。
基于模型的設(shè)計(jì)適合任何過程框架環(huán)境，包括那些在IEEE軟件工程化標(biāo)準(zhǔn)中描述過的過程框架。
IEEE Std. 730適用于任何通用軟件項(xiàng)目。為了很好地理解它的過程框架，有必要回顧一下它對(duì)“關(guān)鍵性”項(xiàng)目文檔所列出的需求。
IEEE Std. 730需求包括：
