基于UML的CS-AIS的设计和实现

论文摘要

CS-AIS是B类的AIS，该系统安装在船舶上，是利用载波监听（CS-TDMA）技术实现船舶之间自动识别的一种助航设备，是船舶上重要的助航设备之一。航运界在迅速发展的同时，也带来了一些有待解决的问题，比如在船舶密集的港口减少航运事故就是一个急需解决的问题，而CS-AIS的开发有利于这个问题的解决。对于A类船舶来说，助航设备是比较齐全的，一般情况下，能够满足安全的需要。但是对于其他的船来，例如游艇等，在这方面是不足的，产生这种的原因是多方面，其中助航设备的价格是一个主要的因素。本论文所研究的CS-AIS开发恰恰能改善这种局面。本论文首先介绍了嵌入式UML的基本概念和方法，以及利用ROPES这种基于迭代式生命周期的快速面向对象过程。然后从嵌入式系统地任务与可调度性方面，介绍了几种常用的调度算法，从调度算法对系统任务的可调度性进行了分析。在对嵌入式UML的深入学习和研究之后，紧密结合当前AIS系统的新需求，分析设计了新的CS-AIS系统。然后对系统任务的可调度性进行分析，提出传统调度算法的局限，通过运用层次调度这种混合调度算法，分析了系统的可调度性。最后，通过应用μC/OS-Ⅱ这种实时操作系统和其在ARM上的移植，给出了系统的具体实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 船载自动识别系统（AIS）的产生
• 1.2 船载自动识别系统的发展及现状
• 1.3 本课题的目标和意义
• 1.4 本文的主要内容与组织结构
• 第2章 利用嵌入式UML对CS-AIS系统建模
• 2.1 嵌入式UML的介绍
• 2.1.1 嵌入式系统的特征
• 2.1.2 嵌入式UML的介绍
• 2.2 用于CS-AIS嵌入式系统的快速面向对象过程
• 2.2.1 ROPES宏周期
• 2.2.2 ROPES微周期
• 第3章 CS-AIS系统的总体设计
• 3.1 CS-AIS系统的基本原理
• 3.1.1 CS-AIS的功能和构成
• 3.1.2 CS-AIS工作原理
• 3.2 系统的层次结构
• 3.3 系统基本问题的方案选择
• 3.3.1 CS-AIS的通信协议
• 3.3.2 操作系统的选择
• 3.4 硬件模块的结构
• 3.4.1 CS-AIS系统硬件模块的组成结构
• 3.4.2 硬件实物照片
• 3.5 软件模块的总体设计
• 3.5.1 CS-AIS报文数据处理模块的设计和建模
• 3.5.2 CS-AIS系统的需求分析
• 第4章 CS-AIS系统的详细设计
• 4.1 系统设计
• 4.2 架构设计
• 4.3 多任务CS-AIS系统任务的划分
• 4.3.1 根据内容划分任务
• 4.3.2 根据性质划分任务
• 4.4 CS-AIS系统任务的可调度性分析
• 4.4.1 速率单调性分析及其局限
• 4.4.2 传统的混合调度算法
• 4.4.3 层次调度算法
• 第5章 船载自动识别系统的软件系统实现
• 5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统在ARM处理器上的移植
• 5.1.1 嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的特点
• 5.1.2 μC/OS-Ⅱ的移植分析
• 5.1.3 AT91RM9200的描述
• 5.1.4 开发工具
• 5.1.5 μC/OS-Ⅱ操作系统在AT91RM9200上的移植
• 5.2 系统各任务的设计与结构
• 5.2.1 程序入口
• 5.2.2 主任务的设计与结构
• 5.2.3 报文数据接收任务的设计与结构
• 5.2.4 报文数据处理任务的设计与结构
• 5.2.5 通讯数据处理任务的设计和结构
• 5.2.6 台站同步任务的设计和构造
• 5.2.7 自主运行任务的设计和结构
• 5.2.8 报文数据发送任务的设计和结构
• 5.2.9 船舶动态处理任务的设计和结构
• 5.2.10 改变报告率任务的设计和结构
• 第6章 CS-AIS系统的过程测试与验证
• 6.1 CS-AIS系统开发环境的搭建
• 6.2 关键模块的检测与验证
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历