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嵌入式软件模型的分布式代码生成及应用

作　者: 陈俊伟
导　师: 谷德权
学　校: 汕头大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 嵌入式系统代码生成模型驱动 Ptolemy II CME
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 39次
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内容摘要

随着嵌入式系统应用的日益普及,它在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。这种影响反过来又推动了嵌入式系统研究的进一步发展。嵌入式系统具有应用领域多样性,开发周期长、难度大等特点。如何快速高效的开发也受到越来越多人的关注。国际对象管理组织(Object Management Group, OMG)提出模型驱动架构(Model Driven Architecture, MDA)的思想,迅速的深入人心,并于近几年获得了长足的发展,各种基于模型的软件工具不断的涌现,涉及模型设计、仿真、分析和验证等方面。在此背景下,模型集成计算(Model-Integrated Computing, MIC)方法被提出用于构建嵌入式系统。本文研究的主题是针对基于模型的软件工具链转化后的模型,采用具有理论依据的模型工具,通过对模型的一些处理,并开发相关翻译器使其自动生成可分布式执行的代码,使其能够应用于分布式平台,进行硬件在环仿真(Hardware In The Loop,HIL)。本文主要内容包括三个方面:首先,代码的自动生成方面:学习并利用Ptolemy II 代码生成机制对Ptolemy II模型生成功能性的代码。结合对CME的研究,修改并按照CME的元模型构建基于CME的代码生成器,通过在CME环境下的模型进行通信属性的配置,由CME的代码生成器自动生成面向通信的代码;其次,代码耦合方面:对于一个具体模型,Ptolemy II关注的是模型的功能性,而CME只是在语法上对模型进行一些限定并且加入了模型之间的通信属性。基于此特性,开发代码耦合器,将Ptolemy II生成的功能代码和CME生成的通信代码无缝结合,形成可分布式执行的代码。最后,综合利用前期工作成果,针对一个具体的飞行器控制模型,经过代码生成,代码耦合,以及分布式处理的过程,得到可应用与分布式环境的代码,利用搭建的交叉编译环境,编译生成分布式执行程序,运行于两台PC104搭建的分布式环境,并结合RT-Lab的I/O系统,实现一架四翼直升机模型的飞行控制。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章引言  7-11
  1.1 课题背景  7
  1.2 嵌入式系统概述  7-8
  1.3 模型驱动架构（MDA）  8-10
    1.3.1 MDA简介  8-9
    1.3.2 MDA的软件流程  9-10
  1.4 本文研究内容和组织结构  10-11
第二章背景工具介绍  11-15
  2.1 GME介绍  11-12
  2.2 Ptolemy II 介绍  12-13
  2.3 SDF计算模型  13-15
第三章 Ptolemy II代码生成  15-21
  3.1 Ptolemy II 代码生成综述  15-18
  3.2 Ptomemy II 生成代码分析  18-21
第四章基于CME的分布式代码生成  21-37
  4.1 基于CME的分布式代码生成综述  21-22
  4.2 CME代码生成器的构建  22-29
  4.3 模型分块  29-32
    4.3.1 模型分块的原因  29
    4.3.2 模型分块的原则  29-30
    4.3.3 CME环境下模型处理  30-32
  4.4 CME模型翻译  32-35
    4.4.1 CME2Ptolemy II模型翻译  32-34
    4.4.2 CME分布式代码生成  34-35
  4.5 矩阵运算的处理  35-37
第五章实例应用  37-52
  5.1 系统环境搭建  37-42
    5.1.1 被控对象  38-39
    5.1.2 动作捕捉系统  39-41
    5.1.3 RT-Lab系统  41
    5.1.4 控制器系统  41-42
  5.2 交叉编译环境  42-43
  5.3 分布式代码生成  43-46
  5.4 与RT-Lab的通信处理  46-47
  5.5 硬件在环仿真与结果  47-52
第六章总结与展望  52-53
参考文献  53-56
附录  56-62
  附录 1 Token的类型定义  56-57
  附录 2 矩阵乘接口函数  57-59
  附录 3 矩阵求逆接口函数  59-61
  附录 4 CLAPACK和CBLAS的编译过程  61-62
致谢  62

嵌入式软件模型的分布式代码生成及应用

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