基于Simulink和Stateflow建模的嵌入式软件开发平台研究

论文摘要

现如今在控制领域软件开发中,通过使用Simulink/Stateflow建模方法,以模型设计为基础并结合Real Time-Workshop（RTW）自动生成代码的技术已日趋成熟,并日趋成为大型控制类嵌入式软件开发的主流选择。这种开发模式优于传统软件开发模式的地方在于它在大大节省了人力、物力和财力的同时,更加提高了软件产品的质量。它使得传统的软件开发人员将重心从软件编码转移到软件模型设计上来。目前,西方发达国家在飞行控制、航空航天类软件开发中大都是以模型自动生成代码,辅以少量人工代码的方式进行的。某些发达国家早已有了一套先进的控制设计一体化平台。而在国内这方面目前仍然处于起步阶段。所以本课题的主要目的是希望通对基于模型的嵌入式软件开发平台相关技术点进行较为深入的研究,在提供一整套平台解决方案的同时为每个技术难点提供实现方案。本课题的研究属于软件工程中可行性技术预研部分,针对课题的相关技术点进行逐个深入研究和突破。在研究过程中会使用到测试、调试等相关理论,并在这些基础上研究解决所遇到的技术问题,辅以实验验证。最后将相关技术点进行整合,并提出实现这种基于建模的嵌入式软件开发平台可采用的整套方案。所以整个课题的研究方法是以理论为基础,和实际相结合的针对特定领域的探索性技术预研。研究的主要成果是为基于Simulink/Stateflow建模的一体化开发平台所需要的各种相关技术点进行了深入分析,进而提供整套解决方案,并为关键技术点提供了详细的技术实现方案,以及相关代码。借助本文所提供的相关资源料,如有需要者可以此基础上结合实际情况,将其应用于不同的目标平台,并且产品化。通过此课题研究所取得的成果和相关分析资料,可以较容易地实现这样一种开发平台,并支持整个模型和代码测试的自动化。本文所提供的技术方案包含了对模型级代码调试,模型和代码的测试用例自动生成,功能测试和覆盖测试的一致性验证等。这样的开发平台可大大节约开发人员和测试人员的工作。如果这样一套技术方案能够被完美的产品化,它对于国内大型控制类软件的开发方式将起到革命性的变化.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的意义
• 1.3 国内外研究状况
• 1.4 本文主要工作和组织结构
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 论文结构
• 第二章 开发环境和工具简介
• 2.1Matlab/Simulink/Stateflow/RTW 简介
• 2.1.1 MATLAB 集成设计环境
• 2.1.2 代码自动生成技术应用
• 2.1.3 Matlab 小结
• 2.2 LambdaPRO3.0/ VC6.0 简介
• 2.2.1 LambdaPRO3.0
• 2.2.2 VC6.0
• 2.3 T-VEC/Testbed/ Test Director 简介
• 第三章 模型级代码调试和验证分析
• 3.1 Matlab 与 DeltaOS 的结合
• 3.2 模型级代码交叉调试分析
• 3.2.1 模型级代码交叉调试分析的目的
• 3.2.2 Simulink 和Stateflow 调试器解析
• 3.2.3 VC 调试Stateflow 模型代码研究
• 3.3 模型级代码验证分析
• 3.3.1 模型级代码验证分析的目的
• 3.3.2 模型与其代码输入输出界面分析
• 3.3.3 模型级用例分析
• 3.3.4 模型级代码验证测试工具分析
• 3.3.5 Simulink 外部模式分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 Matlab 与 DeltaOS 结合的实现
• 4.1 Matlab 安装版本
• 4.2 LambdaPro 3 与 Matlab 结合的目标目录
• 4.2.1 deltaos/deltaos
• 4.2.2 deltaos/lambdapro
• 4.2.3 deltaos/blocks
• 4.3 LambdaPro 3 下的结合目录
• 4.4 本章小结
• 第五章 模型级代码调试实现方案
• 5.1 Stateflow 及其调试器介绍
• 5.2 模型的搭建仿真和调试
• 5.2.1 模型的搭建
• 5.2.2 模型的调试步骤
• 5.2.3 模型在VC 的环路仿真
• 5.3 生成定制代码配置
• 5.4 Stateflow 模型生成代码分析
• 5.4.1 相关背景介绍
• airplane.c 的解析'>5.4.2 CN_airplane.c 的解析
• 5.4.3 VC 调试Stateflow 生成代码原理
• 5.5 Stateflow 代码模型级交叉调试方案
• 5.6 本章小结
• 第六章 模型级代码验证实现方案
• 6.1 覆盖测试解决方案
• 6.1.1 从.drv 文件提取测试向量数据
• 6.1.2 创建SignalBuilder 模块并替换测试模型输入界面
• 6.1.3 测试驱动到DeltaOS 代码转化
• 6.1.4 生成Bitmap 文件
• 6.1.5 生成覆盖分析报告
• 6.1.6 模型覆盖和代码覆盖一致性验证
• 6.2 功能测试解决方案
• 6.2.1 仿真输出结果提取
• 6.2.2 模型输出结果提取
• 6.2.3 模型功能和代码功能一致性验证
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果