智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)研究.pdf

1、近幾十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場儀表己逐漸發(fā)展成為具有微處理器系統(tǒng)的智能化儀表，即通常所稱的智能儀表。同時，隨著微處理器在處理速度和大容量FLASH存儲技術(shù)上的快速發(fā)展，智能儀表在信息處理和系統(tǒng)功能等方面有了很大的開發(fā)空間，從而導(dǎo)致了現(xiàn)代智能儀表的軟件開發(fā)工作量越來越大，軟件系統(tǒng)的功能越來越復(fù)雜。儀表軟件系統(tǒng)的開發(fā)已成為智能儀表研發(fā)過程中工作量最大、開發(fā)過程最漫長的任務(wù)之一。 自從上世紀(jì)80年代以來，人們開

2、始對軟件開發(fā)的自動化技術(shù)進(jìn)行深入地研究。而隨著面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮姆治觥ο蠼Ｒ约皹?gòu)件組裝等方法和技術(shù)的發(fā)展，CASE(計(jì)算機(jī)輔助軟件工程)已在軟件技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些成熟的軟件開發(fā)自動化工具，同時它也在一些專門的制造領(lǐng)域形成了專門的理論方法及其體系結(jié)構(gòu)。這些技術(shù)的發(fā)展已逐漸影響到各個領(lǐng)域的軟件開發(fā)工作方式，推動了各個領(lǐng)域中軟件研發(fā)工作的自動化發(fā)展。然而，如同在智能儀表一樣的諸多領(lǐng)域中，行業(yè)背景及其知識的跨度相差很大，并且研發(fā)工作

3、往往具有分散性，使得軟件開發(fā)功能上的共性容易被不同設(shè)計(jì)個體和應(yīng)用背景所忽視，難以形成對這些專門領(lǐng)域所需求的軟件開發(fā)自動化技術(shù)的統(tǒng)一認(rèn)識和研究。為此，本論文研究目的在于將儀表領(lǐng)域知識與軟件工程領(lǐng)域知識相結(jié)合，針對智能儀表軟件系統(tǒng)開發(fā)的特殊性，提出了一種智能儀表軟件開發(fā)的自動化概念——智能儀表CASE概念，并對其具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了研究。 首先，本文針對智能儀表產(chǎn)品開發(fā)的工程特點(diǎn)，剖析了傳統(tǒng)智能儀表產(chǎn)品開發(fā)的過程及其共性技術(shù)，建立了

4、智能儀表的共性模型。在此基礎(chǔ)上，本文提出了智能儀表產(chǎn)品開發(fā)過程中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)校驗(yàn)點(diǎn)的概念。通過這些概念及軟件工程中的相關(guān)理論和方法，本文提出了智能儀表軟件開發(fā)的自動化概念，即以智能儀表軟件開發(fā)自動化為目的的系統(tǒng)技術(shù)和方法，是在智能儀表共性技術(shù)基礎(chǔ)上，通過一定的硬件體系結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)輔助完成智能儀表軟件開發(fā)過程中的各項(xiàng)工作，以便盡可能實(shí)現(xiàn)智能儀表軟件生存期各個階段的自動化。 其次，在智能儀表共性模型的基礎(chǔ)上，研究了一種適合

5、智能儀表軟件開發(fā)自動化概念的硬件體系結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)的自動化技術(shù)在智能儀表系統(tǒng)中的運(yùn)用具有了合適的硬件基礎(chǔ)。為了更好地在該體系結(jié)構(gòu)下進(jìn)行智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)研究，文中對利用該體系結(jié)構(gòu)的智能儀表系統(tǒng)提出了一種新的數(shù)據(jù)交換技術(shù)——狀態(tài)變量表數(shù)據(jù)交換技術(shù)，同時也對運(yùn)用該交換技術(shù)的軟件系統(tǒng)在有實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)和沒有實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)下的性能進(jìn)行了分析，這對今后在此體系結(jié)構(gòu)下進(jìn)行有效地開發(fā)和運(yùn)用起到一良好的指導(dǎo)作用。 接著，在上述研究基礎(chǔ)上

6、，對本文研究的核心——智能儀表軟件開發(fā)的自動化技術(shù)進(jìn)行了深入研究。為了實(shí)現(xiàn)智能儀表信號處理軟件系統(tǒng)開發(fā)的自動化技術(shù)，文中對信號處理軟件系統(tǒng)進(jìn)行了層次結(jié)構(gòu)劃分，并對不同層次的構(gòu)件進(jìn)行了定義和描述。而為了實(shí)現(xiàn)基于構(gòu)件組裝技術(shù)的信號處理軟件自動化，本文對該方法中最為關(guān)鍵的連接子提出了一種實(shí)現(xiàn)方法——連接矩陣法。為了實(shí)現(xiàn)智能儀表交互界面軟件開發(fā)的自動化技術(shù)，文中在對現(xiàn)有交互界面模型分析的基礎(chǔ)上，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能儀表IVR模型，并對該模型

7、中的交互模型、資源模型以及視圖表達(dá)運(yùn)用形式化語義和狀態(tài)圖進(jìn)行了詳細(xì)描述；接著在此模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了一種智能儀表軟件的交互界面自動生成方法，包括交互模型、資源模型以及視圖表達(dá)等一系列的開發(fā)過程；最后，利用軟件開發(fā)的自動化方法之一集成工具法按前面的模型和方法將現(xiàn)有的一些軟件開發(fā)自動化工具重新集成建立了智能儀表交互界面軟件開發(fā)的自動化平臺。 最后，文中以智能儀表中的智能流量儀表軟件開發(fā)自動化為例，對本文提出的智能儀表軟件開發(fā)的自

8、動化方法及技術(shù)進(jìn)行了具體實(shí)施。并具體介紹了多處理器硬件體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、信號處理以及交互界面等軟件開發(fā)的自動化技術(shù)。整個實(shí)例表明本論文提出的概念及其方法不僅為智能流量儀表在進(jìn)行其軟件系統(tǒng)整體性能開發(fā)上提供了指導(dǎo)原則，而且也有助于快速建立目標(biāo)系統(tǒng)的硬件原型。 本論文的工作是在提出的智能儀表軟件開發(fā)的自動化這個新概念下開展的，研究成果中的一些新方法和新技術(shù)不僅為智能儀表領(lǐng)域軟件開發(fā)的自動化研究提供了一種新的實(shí)現(xiàn)方案，同時也為其