面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法技术方案

本发明专利技术涉及到面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，该方法提出一个RT Profile，通过stereotype方式扩展了SysML表达实时性的模型元素构成这个Profile，建模时引入Profile便可使用为实现SysML向AADL模型的自动转换，提出AADL Profile，利用Eclipse插件开发技术实现了SysML向EMF中间模型的自动转换，之后根据EMF中间模型自动生成AADL初始设计模型。

【技术实现步骤摘要】
面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法
本专利技术涉及到面向安全关键嵌入式系统的SysML实时性扩展及AADL模型自动转换方法，尤其涉及一种基于stereotype方式的SysML实时性扩展方法和基于Eclipse插件开发技术的SysML模型向AADL模型的自动转换方法。
技术介绍
随着嵌入式软件在航空航天、通信、核工业、汽车电子等安全关键领域的广泛应用,这类嵌入式系统必须保证系统的可靠性、安全性等相关性质，这类嵌入式系统被称为安全关键系统(SafetyCriticalSystem)。如何保障这类系统的安全性、可靠性已经成为当前软件工程研究领域一个非常重要的课题。安全关键系统是应用软件、运行时环境以及硬件平台深度融合的复杂系统。为了满足系统工程的实际需要，国际系统工程学会INCOSE(InternationalCouncilonSystemsEngineering)和对象管理组织OMG决定在对UML2.0的子集进行重用和扩展的基础上，提出一种新的系统建模语言——SysML(SystemsModelingLanguage)，作为系统工程的标准建模语言。美国汽车工程师协会SAE(SocietyofAutomotiveEngineers)在MetaH、HOOD、UML、ADL的基础上，提出嵌入式系统体系结构分析与设计语言AADL(ArchitectureAnalysisandDesignLanguage)，并发布为SAEAS5506标准。AADL语言与之对应地提供了软件体系结构、运行时环境以及硬件体系结构的建模概念。通过行为附件(BehaviorAnnex)扩展了对功能行为的表达能力，故障模型附件(ErrorModelAnnex)增强了对系统安全性、可靠性分析的描述能力等。SysML的建模元素在实时性方面只能表达类似于时间间隔的简单属性。但是实时性在安全关键系统建模中需要明确表达来保证安全关键系统的实时性信息，从而保证对需求的正确建模。因此SysML实时性扩展是一个亟待解决的问题。SysML用于执行系统层的建模任务，AADL用于执行软硬件区分低层次的建模任务包括实现。若实现SysML模型信息向AADL模型信息的转换，对于一个安全关键系统的验证便可提前到系统层建模完成时，减少迭代的人力物力。因此SysML向AADL的转换问题也是工业界的一个实用性的问题。针对SysML对实时性表达能力不足的问题，DanielKnorreck等人提出AVATARreal-timeUMLprofile，通过引入一种基于SysML参数图的图形时间属性表示语言TEPE，TEPE可表达物理时间的概念和信号接收的无序状态，来表达实时性需求。针对SysML向AADL的转换问题，Hugues等人提出在嵌入式系统设计方法中集成使用SysML和AADL，从需求集出发，可以将一组AADL组件定义为系统的潜在构建块。SysML块图映射到AADL抽象组件上，SysML块图之间的连接反映在AADL块的connections中。SysML状态机映射到AADL行为附件元素，并直接绑定到相应的AADL抽象组件。这两个元素之间的强链接对于确保两个模型之间的接口匹配非常重要，最后对AADL模型进行精化。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种面向安全关键嵌入式系统的SysML实时性扩展及AADL模型自动转换方法，使SysML具有表达实时性的能力且SysML模型可自动生成AADL初始设计模型。本专利技术提供了面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，包括以下步骤：S1：分析存储SysML模型的XML文件，定义一个EMF元模型，用于描述XML文件的元结构，所述EMF元模型包括表示SysML模型的基础的UML包、用于描述从UML包扩展来的SysML元素的子集的SysML包和用于辅助SysML向AADL转换的AADL包，所述EMF元模型生成生成器模型，该生成器模型自动生成框架代码，复用该框架代码，生成SysML模型解析器并通过EMF提供的API读取XML文件的信息，生成EMF对象；S2：根据制定的SysML到AADL的对应关系，将S1中从SysML模型中读取的EMF对象，通过编写AadlCreator类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用OSATE提供的API对应生成的AADL对象；S3：将AADL对象与EMF对象之间的映射关系通过map数组的形式存储起来；S4：编写AadlLinker类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用AADL和EMF对象之间的映射以及EMF对象之间的关系来填充AADL对象之间的链接；S5：完成AADL初始设计模型的生成。所述的SysML模型区分Block类型和Block实现，所述的AadlCreator类中有辅助类WrapperAObject，包括两个私有变量，分别表示AADL组件类型和实现。所述SysML模型通过stereotype方式进行实时性扩展，在Requirement和Block上扩展实时属性信息。所述S2中的SysML模型到AADL模型的对应关系为：SysML模型中最顶层概念Model转换到AADL设计模型中的Package概念，表示整个系统的设计模型；SysML模型的作为类型的Block转换到AADL设计模型中的ComponentType，作为实现的Block转换为AADL设计模型的ComponentImplementation，其中Block的name属性转换为Component的identifier，Blockproperties转换为Component的properties；SysML中的Connector转换到AADL各组件实现中的connection；其中name转换到connection的identifier，end转换到connection的数据来源和目的地端口；SysML中Block的组成部分property转换为AADL设计模型的subComponent，其中property的name转换为subComponent的identifier；SysML模型中StateMachine转换到AADL组件实现中的behaviorannex；StateMachine中的state转换为AADLbehaviorannex的state，其中Entrypoint转换为Initialstate,Finalstate转换为AADLbehaviorannex的Finalstate，Choicepseudostate转换为AADL行为附件中的variablecondition；StateMachine中的Transition转换到AADL行为附件中Transitions中的一条transition，其中TransitionGuard转换到AADL行为附件中对应Transitions的condition。所述AadlLinker类重写方法：casePackage，根据map数组里EMF的包和AADL的包的映射关系以及从EMF包中获得包含的元素，完成AADLpackage以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：分析存储SysML模型的XML文件，定义一个EMF元模型，用于描述XML文件的元结构，所述EMF元模型包括表示SysML模型的基础的UML包、用于描述从UML包扩展来的SysML元素的子集的SysML包和用于辅助SysML向AADL转换的AADL包，所述EMF元模型生成生成器模型，该生成器模型自动生成框架代码，复用该框架代码，生成SysML模型解析器并通过EMF提供的API读取XML文件的信息，生成EMF对象；S2：根据制定的SysML到AADL的对应关系，将S1中从SysML模型中读取的EMF对象，通过编写AadlCreator类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用OSATE提供的API对应生成的AADL对象；S3：将AADL对象与EMF对象之间的映射关系通过map数组的形式存储起来；S4：编写AadlLinker类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用AADL和EMF对象之间的映射以及EMF对象之间的关系来填充AADL对象之间的链接；S5：完成AADL初始设计模型的生成。...

【技术特征摘要】
1.面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：分析存储SysML模型的XML文件，定义一个EMF元模型，用于描述XML文件的元结构，所述EMF元模型包括表示SysML模型的基础的UML包、用于描述从UML包扩展来的SysML元素的子集的SysML包和用于辅助SysML向AADL转换的AADL包，所述EMF元模型生成生成器模型，该生成器模型自动生成框架代码，复用该框架代码，生成SysML模型解析器并通过EMF提供的API读取XML文件的信息，生成EMF对象；S2：根据制定的SysML到AADL的对应关系，将S1中从SysML模型中读取的EMF对象，通过编写AadlCreator类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用OSATE提供的API对应生成的AADL对象；S3：将AADL对象与EMF对象之间的映射关系通过map数组的形式存储起来；S4：编写AadlLinker类继承SysML模型解析器中的UMLSwitch类，使用AADL和EMF对象之间的映射以及EMF对象之间的关系来填充AADL对象之间的链接；S5：完成AADL初始设计模型的生成。2.根据权利要求1所述的面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，其特征在于：所述的SysML模型区分Block类型和Block实现，所述的AadlCreator类中有辅助类WrapperAObject，包括两个私有变量，分别表示AADL组件类型和实现。3.根据权利要求1所述的面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，其特征在于：所述SysML模型通过stereotype方式进行实时性扩展，在Requirement和Block上扩展实时属性信息。4.根据权利要求1所述的面向安全关键嵌入式系统的SysML模型向AADL模型自动转换方法，其特征在于：所述S2中的SysML模型到AADL模型的对应关系为：SysML模型中最顶层概念Model转换到AADL设计模型中的Package概念，表示整个系统的设计模型；SysML模型的作为类型的Block转换到AADL设计模型中的ComponentType，作为实现的Block转换为AADL设计模型的ComponentImplementation，其中Block的name属性转换为Component的identifier，Blockproperties转换为Component的properties；SysML中的Connector转换到AADL各组件实现中的connection；其中name转换到connection的identifier，end转换到connec...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志斌，马燕燕，江国华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32