基于量子框架AMT系统的代码自动生成技术研究

论文摘要

汽车电子控制技术的应用为汽车制造技术带来了重大变革,汽车电子控制系统体现了嵌入式系统技术的集中应用。随着以嵌入式软件为载体的汽车电控技术的发展,传统的汽车电控系统软件开发方法越来越不能满足日益复杂的控制功能的要求。本文针对汽车电控系统对软件开发技术的需求,将嵌入式软件开发与软件工程发展的最新理论相结合,提出了应用量子框架来实现汽车电控系统的代码自动生成的方法。本文的主要工作集中在以下几方面:1)量子框架技术研究:量子框架是有限状态机的具体实现技术,量子框架以活动对象作为基本构成元素,活动对象之间采用发布-订阅模式作为通信机制,在嵌入式开放体系中,扮演软件总线的角色。采用有限状态机技术对系统进行建模后,利用量子编程能够方便地构建系统的软件,从而实现对模型的逻辑控制功能。2)探讨了当今主流的代码自动生成技术:首先用户建立一个与平台无关的业务模型,通过相应的转化将UML模型转变成符合XMI（（XML Metadata Interchange）标准的XML描述文件,在将描述具体的业务模型的XML文件转换为应用程序代码的问题时,提出了采用XSLT（Extensible Stylesheet Language Template）技术实现代码生成器设计方案,代码生成器能够自动生成稳定的且具有良好扩展性的代码框架,提高了代码的效率。3）基于量子框架的AMT（Automated Mechanical Transmission）系统建模:AMT系统是典型的反应式系统,本文采用状态图和顺序图技术,建立了基于量子框架的AMT系统活动对象模型,该模型为平台无关的模型（Platform Independent Model,PIM）,与底层实现技术完全没有关系;4)量子框架计算机辅助平台设计与模板实现:对QF代码自动生成平台进行需求分析,采用分层设计模式,来开发量子框架的软件平台。对于量子框架活动对象的代码转换,采用以XML语言为中介的XMI+XSLT技术,通过设计描述具体业务模型的QF模板,自动得到了活动对象的QF（Quantum Framework）代码框架。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题的目的及研究意义
• 1.3 课题国内外研究现状
• 1.3.1 嵌入式软件技术的发展
• 1.3.2 汽车电子软件业现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 量子框架汽车电控系统体系结构设计方法
• 2.1 状态机
• 2.1.1 有限状态机（Finite State Machine）
• 2.1.2 层次状态机（Hierarchy State Machine）
• 2.1.3 UML状态图（Statecharts）
• 2.2 量子编程
• 2.2.1 量子类比
• 2.2.2 量子框架通用结构
• 2.3 量子框架的构成
• 2.3.1 活动对象
• 2.3.2 状态转换
• 2.3.3 事件队列及发布—订阅模型
• 2.4 基于量子框架汽车电控系统的特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 代码自动生成技术研究
• 3.1 UML与XML
• 3.1.1 UML（统一建模语言）
• 3.1.2 XML（可扩展的标志性语言）
• 3.2 从UML到XML的转换
• 3.2.1 MDA介绍
• 3.2.2 XMI标准
• 3.2.3 转换过程
• 3.2.4 具体实现
• 3.3 从XML到嵌入式代码
• 3.3.1 XSLT的定义和组成
• 3.3.2 XPath表达式
• 3.3.3 模板规则
• 3.3.4 XSLT转换原理
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于量子框架AMT系统建模
• 4.1 AMT系统活动对象建模
• 4.1.1 运行模式对象
• 4.1.2 控制策略对象
• 4.1.3 执行驱动对象
• 4.1.4 显示通信对象
• 4.1.5 活动对象交互
• 4.2 AMT系统软件结构设计
• 4.2.1 声明触发信号和事件
• 4.2.2 定义活动对象
• 4.2.3 初始化量子框架并开始运行活动对象
• 4.2.4 系统结构
• 4.3 本章小结
• 第5章 AMT代码自动生成平台设计
• 5.1 需求分析
• 5.2 基于量子框架计算机辅助平台设计
• 5.2.1 分层设计模式
• 5.2.2 平台实现
• 5.3 AMT活动对象模板设计
• 5.3.1 XMLSpy
• 5.3.2 模板调用
• 5.3.3 活动对象类模板
• 5.3.4 伪初始化函数模板
• 5.3.5 状态机模板
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 本文的贡献
• 今后的工作
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表