基于RTX的UML交互行为模型仿真方法

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随着计算机技术的不断发展,实时嵌入式系统在现代生活中得到了越来越广泛的应用,从家用的微波炉、洗衣机,到工业界的汽车、交通灯和铁路,甚至是导弹制导、空中交通管制等。实时性是这类系统的重要的非功能属性,一般需要等系统实现以后才能确认实现是否满足需求。模型驱动开发(MDD,Model Driven Development)方法将软件与系统开发的重心提前到设计阶段,UML(Unified Modeling Language)及其扩展 MARTE(Modeling and Analysis ofReal-Time and Embedded Systems)已成为建模语言事实上的工业标准,用于在设计阶段对软件与实时嵌入式系统的功能与非功能方面进行建模,为实现提供依据。仿真技术是一门多学科的综合性技术,它以控制论、系统论、相似原理以及信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对现存的或假想的系统进行动态试验。RTX是唯一基于Windows平台通过软件扩展的硬实时子系统。在工业自动化、军事、航空航天、机器人等诸多行业的众多要求严格的应用中,RTX在降低系统成本和加快上市时间同时,还提供了更好的可控性、可扩展性以及无与伦比的可靠性。本文研究基于RTX的UML交互行为模型仿真方法,主要工作包括:1)提出的基于模型转换的代码生成方法,用于仿真运行。使用UML类图、序列图描述系统的静态结构、交互行为,以及相应的实时性质,建立了设计模型到RTX API的转换规则,并使用Xpand将设计模型转换为C++代码,所得代码将反映出模型中的实时调度信息。上述Xpand是一种静态类型模板语言,用于模型转换以控制生成的输出。2)提出基于RTX的系统仿真运行方法。在RTX框架下,使用RTX提供的睡眠函数模拟消息的传送或动作、行为的运行时间,使用RTX计时器模拟消息、动作、行为的周期运行。3)针对一个四轴飞行器系统,进行了更新其状态的实例研究。四轴飞行器的控制单元会以一定的周期向远程控制面板发送飞行状态信息,以使操作人员能够实时了解当前飞行状态。本例展示了如何使用本文提供的方法对更新飞行状态进行仿真,并验证了该仿真方法的可用性。
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