一種通用座艙顯示控制系統軟件開發框架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機軟件架構領域設計技術，特別涉及一種軟件架構技術中使用的座艙顯示控制系統軟件開發框架。
【背景技術】
[0002]座艙顯示控制系統是一個由多個系統、多種環境、多項任務、多種資源構成的相互關聯、相互支持、相互集成和相互制約的復雜系統，具有多目標、多信息、多專業、多任務、多功能、多資源和多過程組成的復雜系統構成與管理特征。
[0003]隨著座艙顯示控制系統軟件產品推出時間的越來越短，軟件復雜度越來越大，且現在座艙顯示控制系統軟件開發往往要求能夠實時動態地修改變動需求，安全性要求也越來越高。傳統的座艙顯示控制系統軟件開發過程的最大特征是以源程序為開發中心，這種開發方式成本高、效率低、開發周期長、可靠性低，已經不能滿足研發的要求。
[0004]模型驅動架構(Model Driven Architecture，MDA)提供了應對業務和技術不斷變化的開發的解決方案。MDA將業務和應用邏輯與底層平臺相關技術分離開來。平臺無關模型(Platform Independent Model, PU)使用UML及其他建模標準定義應用或集成系統的功能和行為，然后通過MDA實現在不同類型的平臺上面(例如WebService、.NetXORBA,J2EE及其他平臺)。P頂將應用的業務功能和行為與技術相關的實現代碼分離，并將應用的核心與相關技術以及冗長的修改周期隔離，同時實現內部和跨平臺的互操作性。通過將業務和相關技術解耦，使得它們可以在各自的領域發展:業務邏輯與業務需求契合，而技術根據業務不斷發展。
【發明內容】
[0005]座艙顯示控制系統軟件具有軟硬件結合緊密、軟件規模大、復雜度和耦合度高的特點，隨著座艙顯示控制系統軟件復雜性不斷擴大，早期的嵌入式軟件開發方法不能夠完全滿足嵌入式軟件設計需求。如何設計與實現高質量的復雜座艙顯示控制系統軟件成為工業界面臨的難題。為了解決現有技術的不足，本發明的發明目的在于提供一種通用座艙顯示控制系統軟件開發框架，能夠在早期階段對系統進行分型和驗證，提高軟件的質量屬性，大大提高了軟件開發效率以及代碼的復用性，并有效的控制開發時間和成本。
[0006]本發明的發明目的通過以下技術方案實現:
[0007]一種通用座艙顯示控制系統軟件開發框架，包括座艙顯示控制系統軟件框架建模環境101、座艙顯示控制系統軟件設計時框架102、座艙顯示控制系統軟件運行時框架103 ;
[0008]所述座艙顯示控制系統軟件框架建模環境101采用UML、SysML或AADL模型根據用戶描述的顯控系統軟件的靜態結構和動態行為，建立軟件模型，并抽象、定義和實現顯控系統軟件的基本要素和機制；
[0009]所述座艙顯示控制系統軟件設計時框架102用于在軟件模型建立后，定制顯控系統軟件的業務功能；
[0010]所述座艙顯示控制系統軟件運行時框架103用于對定制的顯控系統軟件自動生成能夠編譯和運行在嵌入式平臺中的代碼。
[0011]依據上述特征，所述座艙顯示控制系統軟件框架建模環境101包含基于AADL的架構建模，基于SysML和UML的功能建模及驗證模塊，基于MARTE的非功能建模及分析模塊；
[0012]所述架構建模用于供用戶定義顯控系統軟件的靜態結構；
[0013]所述功能建模及驗證模塊用于供用戶定義顯控系統軟件的功能屬性；
[0014]所述非功能建模及分析模塊用于供用戶定義顯控系統軟件的非功能屬性。
[0015]依據上述特征，所述架構建模子模塊包括系統交聯關系視圖、系統邏輯結構視圖、系統部署視圖和系統進程視圖；
[0016]所述系統交聯關系視圖用于供用戶描述顯控系統軟件與所有外部系統之間的交聯關系;
[0017]所述系統邏輯結構視圖用于供用戶描述顯控系統軟件由哪些子系統組成以及它們之間的邏輯關系；
[0018]所述系統部署視圖用于供用戶在系統交聯關系視圖及系統邏輯結構視圖的基礎上定義系統架構中外部系統、外部總線、子系統及內部總線的平臺相關屬性，包括操作系統、總線型號、協議；
[0019]所述系統進程視圖用于供用戶在系統部署視圖的基礎上對主控子系統的各個線程與顯控設計模式代理間的綁定關系。
[0020]依據上述特征，所述功能建模及驗證子模塊包括系統需求模型、系統用例模型、黑盒系統功能模型、白盒系統功能模型、主控制子系統功能模型:
[0021]所述系統需求模型用于根據導入的系統高層需求建立系統低層需求，使用SysML的需求圖建立它們之間的追溯關系；
[0022]所述系統用例模型用于使用UML的用例圖對系統用例進行建模，明確系統外部設備及參與者；
[0023]所述黑盒系統功能模型用于針對每個關鍵用例，使用SysML的活動圖、順序圖及狀態機圖對黑盒系統的功能進行設計并使用Rhapsody進行驗證；
[0024]所述白盒系統功能模型用于使用SysML的活動圖、順序圖及狀態機圖對系統中各個子系統之間的交互及狀態行為進行建模并使用Rhapsody進行驗證；
[0025]所述主控制子系統功能模型用于將主控子系統劃分為四種分析類:總線通信類、信息顯示類、控制響應類及任務管理類，使用SysML的活動圖、順序圖及狀態機圖對分析類之間的交互進行建模，并使用Rhapsody進行驗證。
[0026]依據上述特征，所述座艙顯示控制系統軟件設計時框架模塊包括架構模板、顯控設計模式、復用組件三部分；
[0027]所述架構模板子模塊用于描述顯控設計模式及復用組件的樹狀邏輯關系；
[0028]所述顯控設計模式用于對顯控系統軟件的基本要素和機制的抽象及定義；
[0029]所述復用組件用于根據對軟件不同粒度的劃分，提供可復用的代碼單元。
[0030]依據上述特征，所述架構模板從任務合成目標、信息融合目標和結構化綜合目標三個層次描述與設計模式及復用組件的樹狀邏輯關系；
[0031]所述任務合成目標的架構模板從系統功能任務的角度描述顯示設計模式及復用組件的樹狀邏輯關系，任務合成目標的架構模塊包括多個功能任務，以及各功能任務之間包含的關聯；
[0032]所述信息融合目標的架構模板從領域實體的角度描述顯示設計模式及復用組件的樹狀邏輯關系；
[0033]所述結構化綜合目標的架構模板從系統的外部交聯關系、內部邏輯結構等角度描述顯示設計模式及復用組件的樹狀邏輯關系。
[0034]依據上述特征，所述顯控設計模式分為總線通信設計模式、1通信設計模式、信息顯示設計模式、控制響應設計模式及數據處理設計模式五大類；
[0035]所述總線通信設計模式是對總線交互功能的抽象，用于定制具體總線型號、通信協議以及具體外部系統；
[0036]所述1通信設計模式是對1設備交互功能的抽象，用于定制內部總線型號、通信協議以及具體1設備；
[0037]所述信息顯示設計模式是頁面數據顯示功能的抽象，用于定制顯示通信協議、頁面組織定義、事件響應；
[0038]所述控制響應設計模式是外部控制事件響應功能的抽象，用于定制控制響應表，控制響應函數；
[0039]所述數據處理設計模式是數據處理功能的抽象，用于實現顯示數據處理、總線數據處理以及函數數據處理。
[0040]依據上述特征，所述復用組件分為子系統組件、功能任務組件、顯控設計模式組件、數據實體組件及功能函數組件；
[0041]所述子系統組件是從物理角度對顯控系統軟件的粗粒度劃分，每個組件運行在獨立進程；
[0042]所述功能任務組件是從邏輯角度對顯控系統軟件的較粗粒度劃分；
[0043]所述顯控設計模式組件是從基本要素和機制的角度對顯控系統軟件的較細粒度劃分，合成策略包括代碼嵌入、功能函數組件選用以及代碼生成三種；
[0044]所述數據實體組件是從領域實體角度對顯控系統軟件的業務數據的更細粒度劃分，封裝了數據結構體定義和對數據的基本操作函數；
[0045]所述功能函數組件是在函數級別上對顯控系統軟件業務功能實現的最細粒度劃分。
[0046]依據上述特征，所述座艙顯示控制系統軟件運行時框架包括初始運行時框架和已定制運行時框架；
[0047]所述初始運行時框架用于提供在沒有對各個顯控業務功能進行配置的初始狀態；
[0048]所述已定制運行時框架用于提供對各個顯控業務功能進行配置之后的狀態。
[0049]依據上述特征，所述初始運行時框架包括顯控設計模式組件容器、應用初始化、時鐘機制實現、依賴注入機制實現、面向對象機制實現；
[0050]所述顯控設計模式組件容器是設計模式組件部署和運行的環境，包括總線通信設計模式組件容器、1通信設計模式組件容器、控制響應設計模式組件容器、信息顯示設計模式組件容器；
[0051]所述應用初始化負責顯控應用軟件的初始化功能，包括設置時鐘、設置信號量、任務初始化及創建；
[0052]所述時鐘機制實現是指通過信號量控制操作系統上各個任務按頻率運行的機制;
[0053]所述面向對象機制實現支持在C語言基礎上提供對面向對象思想，包括抽象、封裝、編譯時繼承、編譯時多態。
[0054]本發明座艙顯示控制系統軟件開發框架，由于采取了以上技術措施，使用戶開發所有軟件共用的核心框架，確立軟件系統的結構和各組件所依賴的環境；然后再遞增地開發運行在核心框架之上的各種組件。實現軟件產品線，大大提高座艙顯示控制系統軟件整體的質量屬性及開發和維護效率。
[0055]可以在模型層對軟件架構設計進行驗證，并根據模型自動生成能夠編譯和運行在嵌入式平臺中的代碼。
【附圖說明】
[0056]圖1是本發明通用座艙顯示控制系統軟件開發框架的框圖；
[0057]圖2座艙顯示控制系統軟件開發框架建模環境框圖；
[0058]圖3座艙顯示控制系統軟件設計時框架框圖；
[0059]圖4座艙顯示控制系統軟件運行時框架框圖；
[0060]圖5座艙顯示控制系統軟件框架總線通信模式框圖；
[0061]圖6座艙顯示控制系統軟件框架1通信模式框圖；
[0062]圖7座艙顯示控制系統軟件框架信息顯示設計模式框圖；
[0063]圖8座艙顯示控制系統軟件框架控制響應設計模式框圖；
[0064]圖9為通用座艙顯示控制系統軟件開發框架的開發方法說明；
[0065]圖10為系統交聯關系視圖示意圖。
【具體實施方式】
[0066]下面對本發明做進一步詳細說明。
[0067]一、框架組成
[0068]圖1是本發明通用座艙顯示控制系統軟件開發框架(簡稱ADSF框架)的框圖。包括座艙顯示控制系統軟件框架建模環境101、座艙顯示控制系統軟件設計時框架102、座艙顯示控制系統軟件運行時框架103。
[0069]1、座艙顯示控制系統軟件框架建模環境
[0070]如圖2所示，座艙顯示控制系統軟件框架建模環境101包括基于AADL的架構建模，基于SysML和UML的功能建模及驗證，基于MARTE的非功能建模及分析。
[0071]1.1基于AADL的架構建模
[0072]基于AADL的架構建模包括以下四個視圖:
[0073]a、系統交聯關系視圖:描述系統與所有外部系統之間的交聯關系。
[0074]b、系統邏輯結構視圖:描述系統由哪些子系統(例如MCM、1P等〉組成以及它們之間的邏輯關系。
[00