基于MCU嵌入式系统的构件化开发模式研究

论文摘要

软件重用是运用现存的软件或知识构造新系统,从而避免重复劳动的解决方案。它被视为解决软件危机、提高软件生产效率和质量的现实可行的途径。软件重用的核心之一是构件技术。构件技术在近几年迅速发展并受到高度的重视。它已经广泛渗透到传统软件的开发之中,使得软件开发的效率大大提高。但是在嵌入式实时系统领域中却较少的使用构件技术,因为通用的构件技术不能满足嵌入式系统非功能属性上的要求,而面向特定领域的嵌入式构件模型又缺乏跨领域的通用性。在基于MCU的嵌入式系统领域,随着软件功能和性能复杂度的不断提高,高效和有效的软件开发面临严峻的挑战。基于MCU的嵌入式软件系统是典型的单片机控制程序应用系统,其软件开发已呈现出一些显著的特点:其一是行业内技术人员流动频繁,行业内缺少经验重用的技术手段;其二是市场竞争激烈要求产品的成本更低以及研发周期加快。本文提出一种基于MCU嵌入式系统的构件开发模式,具有较强的通用性,适用于大部分基于MCU嵌入式系统的软件开发中。本文的内容和特色包括:1)作为基于MCU的嵌入式实时软件构件化开发模式的基础,本文提出了一种轻量级的构件模型,该模型适应基于MCU的嵌入式实时系统的特点。2)在模型的基础上提出构件实例组装和代码生成技术,实现软件象工业产品一样通过流水线组装的方式生成。3)阐述了基于构件的嵌入式软件集成开发环境,并分析了两种适用于基于MCU的嵌入式系统的集成开发环境模型。4)研究基于该模型的非功能性属性获取方式,以及对组装后的嵌入式软件系统的可靠性的预测方法。5)结合实际,将本模式应用于空调电子控制器软件系统研发生产线中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题来源及研究内容
• 1.5 论文组织
• 第二章 构件化的软件开发技术
• 2.1 引言
• 2.2 软件重用
• 2.3 基于构件的软件重用
• 2.4 基于构件的软件开发
• 2.4.1 领域工程
• 2.4.2 应用工程
• 2.4.3 过程管理
• 2.4.4 构件库
• 2.5 构件模型
• 2.6 嵌入式领域的构件技术
• 2.6.1 嵌入式系统特点带来的影响
• 2.6.1.1 实时性的影响
• 2.6.1.2 资源有限性的影响
• 2.6.1.3 专用性的影响
• 2.6.2 嵌入式领域构件模型
• 2.6.3 一种适用于无嵌入式操作系统支持的源码构件模型
• 2.7 小结
• 第三章 基于MCU的嵌入式系统轻量级构件模型
• 3.1 引言
• 3.2 CSE构件概念
• 3.3 基于MCU嵌入式系统的轻量级构件模型
• 3.3.1 接口部分
• 3.3.1.1 接口方法集合
• 3.3.1.2 接口描述
• 3.3.1.3 接口配置集合
• 3.3.1.4 接口非功能性属性
• 3.3.2 实现体部分
• 3.3.2.1 实现体描述
• 3.3.2.2 构件非功能性属性
• 3.3.2.3 封装代码
• 3.4 构件描述
• 3.4.1 接口的XML描述
• 3.4.2 构件的XML描述
• 3.5 对面向对象程序设计语言的支持
• 3.6 小结
• 第四章 软件系统的构件化
• 4.1 引言
• 4.2 嵌入式系统软件框架
• 4.3 基于MCU的嵌入式系统软件构件化
• 4.4 接口生成
• 4.5 构件生成
• 4.6 小结
• 第五章 基于构件的应用程序生成方法
• 5.1 引言
• 5.2 实例化构件
• 5.3 组装构件
• 5.3.1 连接接口
• 5.3.1.1 基本情况
• 5.3.1.2 模型中各要素间的关系
• 5.3.1.3 实际组装中存在的问题
• 5.3.2 适配接口
• 5.3.2.1 适配器模式
• 5.3.2.2 适配器构件
• 5.3.3 复合组装构件
• 5.3.3.1 外观设计模式
• 5.3.3.2 复合组装
• 5.3.3.3 构件的层次结构
• 5.4 组装生成应用程序
• 5.4.1 基于构件组装生成软件系统
• 5.4.2 组装图
• 5.5 代码生成
• 5.6 面向对象程序设计语言中的构件组装
• 5.6.1 构件的面向对象表示
• 5.6.2 构件实例化的面向对象表示
• 5.6.3 接口连接的面向对象表示
• 5.7 小结
• 第六章 构件化软件开发中的开发环境
• 6.1 引言
• 6.2 基于构件的嵌入式系统软件开发环境
• 6.2.1 典型的嵌入式实时软件集成开发环境
• 6.2.2 软件开发环境的构件化
• 6.3 面向家电嵌入式软件的集成开发环境
• 6.3.1 研发生产线的构件化改造
• 6.3.1.1 传统开发模式中存在的问题
• 6.3.1.2 研发生产线的构件化改造
• 6.3.1.3 基于构件的研发过程模型
• 6.3.2 基于构件的软件开发环境
• 6.4 基于面向服务架构的构件化开发环境
• 6.4.1 SOA概述
• 6.4.2 用服务封装研发业务流程
• 6.4.3 基于SOA的多级资源管理研发生产线模型
• 6.4.3.1 公共资源管理中心架构
• 6.4.3.2 应用开发企业架构
• 6.5 小结
• 第七章 基于构件的嵌入式系统可靠性预测技术
• 7.1 引言
• 7.2 RBD可靠性模型及其扩展
• 7.3 基于本文构件模型的可靠性预测模型
• 7.3.1 可靠性预测基本模型
• 7.3.2 基本模型存在的问题
• 7.3.3 基本模型的扩展
• 7.4 应用举例
• 7.5 小结
• 第八章 结束语
• 8.1 总结
• 8.2 进一步研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果