AADL2TASM: a Verification and Analysis Tool for AADL Models

Architecture analysis and design language （AADL） is an architecture description language standard for embedded real-time systems and it is widely used in safety-critical applications. For facilitating verifcafion and analysis, model transformation is one of the methods. A synchronous subset of AADL and a general methodology for translating the AADL subset into timed abstract state machine （TASM） were studied. Based on the arias transformation language （ ATL ） framework, the associated translating tool AADL2TASM was implemented by defining the meta-model of both AADL and TASM, and the ATL transformation rules. A case study with property verification of the AADL model was also presented for validating the tool.

基于时间自动机的AADL端到端流规约验证方法

体系结构分析及设计语言(AADL)作为一种标准且直观的实时系统分析与设计工具,可以为系统设计、分析、验证、自动代码生成等关键环节提供统一的抽象表示。然而,AADL模型采用仿真的验证方法无法得到精确的端到端延迟验证结果,尤其是对于资源动态分配的实时系统。为解决结果不精确的问题,可结合基于系统有穷状态空间遍历的模型检验方法。首先,将实时系统AADL模型转换为时间自动机(TA)模型,以TA为理论体系进行模型检验。其次,基于反应链的需求分类定义端到端延迟需求表达模式。最后,给出对应需求模式的观察者模型,与系统模型并行组合,优化模型验证的时空资源消耗。

Architecture-level particular risk modeling and analysis for a cyber-physical system with AADL

Cyber-physical systems(CPSs)are becoming increasingly important in safety-critical systems.Particular risk analysis(PRA)is an essential step in the safety assessment process to guarantee the quality of a system in the early phase of system development.Human factors like the physical environment are the most important part of particular risk assessment.Therefore,it is necessary to analyze the safety of the system considering human factor and physical factor.In this paper,we propose a new particular risk model(PRM)to improve the modeling ability of the Architecture Analysis and Design Language(AADL).An architecture-based PRA method is presented to support safety assessment for the AADL model of a cyber-physical system.To simulate the PRM with the proposed PRA method,model transformation from PRM to a deterministic and stochastic Petri net model is implemented.Finally,a case study on the power grid system of CPS is modeled and analyzed using the proposed method.

复杂嵌入式实时系统体系结构设计与分析语言：AADL

首先归纳了AADL(architecture analysis and design language)的发展历程及其主要建模元素.其次,从模型驱动设计与实现的角度综述了AADL在不同阶段的研究与应用,总结了研究热点,分析了现有研究的不足,并对AADL的建模与分析工具、应用实践进行了概述.最后,探讨了AADL的发展与研究方向.

基于时间抽象状态机的AADL模型验证

提出了一种基于时间抽象状态机(timed abstract state machine,简称TASM)的AADL(architecture analysis and design language)模型验证方法.分别给出了AADL子集和TASM的抽象语法,并基于语义函数和类ML的元语言形式定义转换规则.在此基础上,基于AADL开源建模环境OSATE(open source AADL tool environment)设计并实现了AADL模型验证与分析工具AADL2TASM,并基于航天器导航、制导与控制系统(guidance,navigation and control)进行了实例性验证.

基于UPPAAL的AADL模型可调度性验证

针对体系结构分析设计语言(AADL)模型的可调度性验证问题,提出了利用模型检测工具UPPAAL对其线程组件在非抢占型调度策略下的可调度性进行形式化分析和验证的方法,并实现了从AADL模型到UPPAAL中模型的模型转换工具。实验结果证明了通过UPPAAL来分析和验证AADL模型的可调度性问题的可行性。相比其他方法而言,基于形式化理论的本方法的验证结果更加精确。

结构分析和设计语言AADL研究

随着嵌入式系统规模、复杂度和性能需求的提升,嵌入式系统开发的重点从代码级提前到模型级,模型驱动体系结构成为嵌入式系统开发的主流。结构分析和设计语言(AADL)是一种模型驱动系统工程的新标准,从过程、方法和工具三个方面对其进行研究,讨论模型分析、模型转换和代码生成等相关技术,并将其与OMG的标准建模语言UML进行比较。

AADL分级调度模型的分析与验证

针对嵌入式系统体系结构分析设计语言(architecture analysis and design language,AADL)分级调度模型的分析问题,提出了基于模型检验的可调度性分析和验证方法.基于时间自动机理论,将AADL分级调度模型转换为时间自动机网络,将待验证性质描述为时序逻辑公式,通过模型检验工具对可调度性进行分析和验证.研究结果表明,使用模型检验方法来分析AADL分级调度模型的可调度性是可行的.相对其他方法而言,该方法利用了形式化方法的穷举性来分析系统的性质,分析结果更加精确.

一种AADL系统可靠性模型转换方法

在原有构件依赖关系的基础上,提出一种架构分析与设计语言(AADL)系统可靠性模型的转换方法。该方法对AADL嵌入式系统体系结构进行可靠性建模,实现AADL可靠性模型到广义随机Petri网(GSPN)可靠性计算模型的转换。研究表明,该方法使AADL可靠性模型向GSPN模型的转换规则更加完备,能对嵌入式系统的可靠性进行准确与全面的分析与评估。

基于AADL的汽车防滑控制系统可调度性分析

针对设计阶段难以对汽车防滑控制系统进行可调度性分析的问题,利用AADL为该系统建模.根据实时系统中任务调度与线程、计算时间、处理器性能之间的关系,在任务数不变的情况下选取不同性能的处理器,通过OSATE对该系统模型进行分析.结果表明此方法可有效解决这一问题,该建模方法为系统的可调度性分析和优化设计提供了一条新的途径.

采用AADL的软件系统可靠性建模与评估方法

结构分析与设计语言(architecture analysis and design language,AADL)是应用于嵌入式领域的体系结构建模、分析和验证的重要手段。针对系统可靠性随着其规模、复杂度和性能需求的不断提升而愈显突出的问题,给出了一个基于AADL的软件系统可靠性建模与评估框架:首先建立AADL可靠性模型,然后将其转换为广义随机Petri网(generalized stochastic Petri net,GSPN)模型后再进行分析,最后根据分析结果判断是否需要进行模型改进。在研究已有的基本转换规则的基础上,重点讨论了系统中组件之间错误传播以及表示系统发生模式转换的Guard_Transition属性到GSPN的转换规则。以某飞行控制系统中数据发送和处理单元为实例,验证了所提转换规则和可靠性建模与评估框架的有效性。

基于AADL的软件可靠性验证

针对软件可靠性面临的安全等级和流延迟两类问题,提出了一种基于结构分析与设计语言(AADL)的软件可靠性验证方法。首先建立两类问题的需求模型,并将需求模型转化为设计模型;其次是调用分析插件对设计模型进行分析,查找模型中存在的问题;最后根据存在的问题对设计模型进行修改和完善。仿真结果表明,所提出的方法有效验证了安全等级和流延迟两类问题,为AADL在航电系统软件验证方面的应用奠定了基础。

AADL测试模型的构造研究

目前,结构分析和设计语言AADL在任务关键嵌入式系统领域有着良好的应用。为了保障任务关键软件的质量,文章提出基于AADL测试模型对AADL设计模型进行测试,以发现设计模型中存在的错误。研究给出了体现系统拓扑结构的AADL测试模型的形式定义及由AADL构造该测试模型的算法,基于该测试模型可以对AADL设计模型中构件交互的输入、输出端口序列和连接的正确性进行测试,并以飞行控制系统的AADL设计模型为例,阐释了研究成果。

用AADL的即插即用武器管理系统建模研究

分析了即插即用武器系统,采用AADL对其进行建模,以武器管理计算机系统为例对分系统建模进行了描述。结合AADL建模的特点,详细研究了任务数据交换的格式和结构、周期性任务调度算法、非周期性任务调度算法及基于服务器的混合任务调度算法。采用OSATE软件对系统进行了建模和分析。结果表明:该方案能很好地对即插即用武器系统进行建模。

基于AADL的综合航电分区系统可调度性判定

综合模块化航电(IMA)系统中的分区系统提高了其可靠性和安全性,但在系统设计和实现过程中,应采用各种分析和验证方法确保系统的时间需求得到满足。为此,针对符合ARINC653规范的IMA系统,根据分区系统层级调度的特性,提出一种基于仿真的分区任务集可调度性判定方法。借助Cheddar工具及其自定义调度策略功能,使架构分析和设计语言(AADL)具有对分区系统进行建模的能力,并利用该工具对AADL模型进行仿真以判定系统的可调度性。实例分析结果表明,该方法能自动、准确、快速地进行可调度性判定,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,得到直观、详细的结果。

基于模型的嵌入式系统软件工程语言AADL与UML的比较

随着嵌入式系统规模、复杂度和性能需求的提升,嵌入式系统开发的重点从代码级提前到模型级,模型驱动体系结构成为嵌入式系统开发的主流。统一建模语言(UML)和结构分析和设计语言(AADL)是模型驱动系统工程的标准,从方法、扩展机制和应用领域三个方面对两者进行研究和比较,讨论模型分析、模型转换等相关技术。最后。

AADL2ECPN模型转换方法及其在IMA上的应用

在综合模块化航空电子(IMA)系统应用集成的过程中,对IMA系统的资源配置建模和安全性分析至关重要。首先利用模型转换的方法,提出一套从架构分析和设计语言(AADL)模型到扩展着色Petri网(ECPN)模型的转换规则,将AADL模型转换为ECPN模型,并且确保在模型转换过程中不丢失任何关键资源建模元素;然后基于目标模型进行后续的安全性分析研究;最后用一个简单例子演示如何应用提出的模型转换方法。结果表明,AADL2ECPN模型转换方法分析IMA系统安全性的可行性。

AADL建模工具的设计

设计一种架构分析与设计语言(AADL)建模工具,便于用户建立AADL模型。基于模型驱动体系结构思想,在Eclipse插件开发平台上开发可扩展的插件集合AADL模型设计工具。用户根据该工具建立的嵌入式系统AADL架构模型,通过XML文档保存,分析与验证工具以第三方插件的形式集成到该工具中,提取系统的AADL架构模型。通过应用实例验证了该工具的有效性。

系统架构描述语言AADL的功能行为建模扩展

架构分析与设计语言(AADL)是一种用于描述复杂嵌入式系统体系架构的建模语言,被广泛用于安全关键系统建模与验证。AADL通过行为附件以状态机的形式对组件的内部行为建模。工业界中的复杂系统常使用层次自动机描述组件的功能行为,而行为附件中没有表达层次自动机的机制。针对这一问题,提出了AADL行为附件的层次化扩展——HBA。首先给出了HBA的形式语法,然后定义了HBA的操作语义。提出了HBA的元模型,并在OSATE环境中实现其文本和图形化编辑器。为了便于形式化验证,给出了HBA到时间自动机(TA)的转换规则,并基于模型检测工具UPPAAL进行形式化验证。最后,给出一个案例研究来验证所提方法的有效性。

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language,AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。