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Real-time Workshop机制研究

作　者: 王勃
导　师: 李毅
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 基于模型代码生成 Simulink Stateflow RTW
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 76次
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内容摘要

随着软件工程的发展,基于模型的软件开发方式越来越受到重视,成为软件工程领域的发展趋势。由于模型具有方便、易懂、易维护并且对设计需求反应灵敏的特点,基于模型技术可以提高软件复用度,增进新旧软件系统集成的速度。在基于模型的开发过程中模型和实现之间需要同步,因此在基于模型的技术框架中有一项核心技术就是为已经设计好的模型生成目标平台的源代码,代码生成技术成为基于模型软件开发不可缺少的一部分。代码生成技术是模型转换技术的一部分,主要是找出源模型和目标语言平台的基本模式以及模式之间的映射规则,然后通过对这些动态和静态的映射规则进行组织最终实现代码生成器。本文尝试探索一种能够处理动态数据流的代码生成机制,输入数据采用Simulink/Stateflow模型的存储文件,该文件存有模型的GUI信息。针对目前大部分代码生成方法都是针对以UML为模型开发工具,主要以静态结构模型为研究对象的代码生成机制,本文着重于针对拥有动态数据流模型代码生成机制的MathWorks公司的Real-time Workshop Embedded工具的分析和研究,并最终提出一种能够处理动态数据流模型的代码生成调度机制。本文首先通过对基于模型技术和模型转换技术的理论的分析,并且结合实际产品Real-time Workshop Embedded的实现探讨代码生成的主要理论。其次,论文通过对Simulink/Stateflow建模机制和模型存储文件结构的分析找出Simulink/Stateflow模型GUI信息特性和代码生成所面临的问题,并且针对各个问题提出了解决方案,同时确定了软件系统的需求。然后,论文确定了源模型的基本模式和目标C语言代码的基本模式以及两者之间的模式对应转换规则,完成图形信息抽取算法和数据组织模型以及针对目标语言为C语言的代码生成调度机制的设计。论文最终完成代码生成器的应用原型程序,并且通过对该应用原型程序的黑盒测试验证了代码生成机制的可行性,提出了改进的方向。本文中依据代码生成机制实现的应用原型程序经调试后生成的代码可以满足动态数据流模型和静态结构模型的代码生成要求,并且在设计中尽量的降低了对输入文件的依赖性,使得本设计较易修改输入文件从而可以作为进一步研发模型驱动设计平台的代码生成部分。最终完成的代码生成程序可以从描述图形信息的文件中抽取有用信息,构建对象模型,完成代码生成,为进一步完善代码生成理论和工具提供了支持。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章引言  12-15
  1.1 课题研究的背景和意义  12-13
  1.2 课题研究的目标  13-14
    1.2.1 理论部分  13
    1.2.2 实现部分  13-14
  1.3 章节内容安排  14-15
第二章 RTW 相关理论  15-23
  2.1 基于模型的软件开发方式  15
  2.2 模型转换的特点  15-16
  2.3 模型到代码转换的特点  16-17
  2.4 RTW Embedded Coder 的代码生成方法  17-22
    2.4.1 RTW Embedded Coder 代码生成过程  17-19
    2.4.2 中间格式文件  19-20
    2.4.3 目标文件  20-21
    2.4.4 生成C 语言代码的优化  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 Simulink/Stateflow 源模型分析  23-39
  3.1 Simulink 源模型的分析  23-29
    3.1.1 模型的基本组成  23-24
    3.1.2 模块的分类  24-25
    3.1.3 模型的组织结构  25-27
    3.1.4 信号经过每个模块的顺序  27-28
    3.1.5 历史信号  28-29
  3.2 Stateflow 源模型的分析  29-32
    3.2.1 模型的基本组成  29-30
    3.2.2 状态分类  30
    3.2.3 模型的结构和语义  30-31
    3.2.4 代码生成时序  31-32
  3.3 模型存储文件  32-38
    3.3.1 基本结构  32-34
    3.3.2 关键信息  34-37
    3.3.3 提取关键信息  37-38
      3.3.3.1 Lex 语法  37-38
  3.4 设计需求  38
  3.5 本章小结  38-39
第四章系统总体设计  39-53
  4.1 模式和转换规则  39-43
    4.1.1 源模型的模式  39
    4.1.2 目标模型的模式  39-40
    4.1.3 转换规则  40-43
      4.1.3.1 源模型转换规则  40-41
      4.1.3.2 目标模型转换规则  41-43
  4.2 软件系统结构  43-52
    4.2.1 MDL 文件解析器  43-46
      4.2.1.1 解析工具  43
      4.2.1.2 解析算法  43-45
      4.2.1.3 解析器与数据模型的配合  45-46
    4.2.2 Simulink 部分的代码生成解决方案  46-50
      4.2.2.1 资源模块对象的组织方式  46-47
      4.2.2.2 核心结构  47-48
      4.2.2.3 调度算法  48-50
    4.2.3 Stateflow 部分的代码生成解决方案  50-52
      4.2.3.1 子状态对象的组织方式  50-51
      4.2.3.2 处理子状态对象的算法  51-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章系统详细设计与实现  53-70
  5.1 文件解析器Simulink 部分的子程序  53-55
    5.1.1 扫描状态子程序  53-54
    5.1.2 共有关键信息  54-55
    5.1.3 具体类型资源模块  55
  5.2 代码生成器Simulink 部分的子程序  55-59
    5.2.1 核心结构第一次初始化  55-56
    5.2.2 获得子系统对象  56
    5.2.3 处理第一遍扫描时的对象  56-57
    5.2.4 核心结构第二次初始化  57
    5.2.5 处理第二遍扫描时的对象  57-58
    5.2.6 历史信号处理  58-59
  5.3 文件解析器Stateflow 部分的子程序  59-61
    5.3.1 扫描状态子程序  59-60
    5.3.2 Stateflow 扫描状态的退出  60-61
   5.4 代码生成器 Stateflow 部分的子程序  61-69
    5.4.1 子状态的代码生成驱动函数  61-62
    5.4.2 顶层子状态代码的生成  62
    5.4.3 子状态的代码生成函数  62-63
    5.4.4 子状态的各个子模式  63-69
      5.4.4.1 atomicPattern 子模式  63-64
      5.4.4.2 enter_atomicPattern 子模式  64
      5.4.4.3 exit_atomicPattern 子模式  64-65
      5.4.4.4 internalPattern 子模式  65
      5.4.4.5 EnterInternalPattern 子模式  65-66
      5.4.4.6 ExitInternalPattern 子模式  66
      5.4.4.7 duringPattern 子模式  66-68
      5.4.4.8 JunctionPattern 子模式  68-69
      5.4.4.9 transitionPattern 子模式  69
  5.5 本章小结  69-70
第六章实验结果分析  70-79
  6.1 Simulink 模型部分  70-73
  6.2 Stateflow 模型部分  73-77
  6.3 生成代码测试  77-78
  6.4 本章小结  78-79
第七章总结与展望  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-84

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