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。

基于AADL的航电构型控制系统的建模分析

针对航电系统的不同构型仿真、系统加改装的验证,为了使构型控制系统可以根据应用需求可靠转换,以满足系统结构能够可靠重构的需求,采用先进的建模语言AADL(结构化分析设计语言)完成了对航电构型控制系统的建模设计。结合AADL对航电构型控制系统进行了详细的分析,展示了该系统的特征与关键技术,体现了此系统的工作原理与内部结构。该模型可以表达系统的功能与非功能约束,实现了系统级的组件建模策略,层次化地描述了系统的架构。

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。

一种基于AADL错误模型的软件安全性分析技术研究

针对软件安全性问题,提出一种新的软件安全性分析方法。首先探索将软件组件AADL错误模型转化为马尔科夫链模型,计算组件处于不同危害级别状态概率,分析组件安全性。并且进一步,根据AADL错误模型组合实现定义,由其内部组件安全状态概率计算分析软件系统的安全性,避免状态爆炸问题。最后,以飞控系统软件为例,对算法进行实例验证。

基于时间自动机的嵌入式系统AADL模型可调度性验证

采用时间自动机形式化模型检验方法建立了结构分析与设计语言(AADL)调度模型的自动机,实现了从AADL模型到时间自动机模型的自动转换与验证.首先,设计了周期、非周期的线程时间自动机模板及抢占、非可抢占的调度器时间自动机模板,建立了AADL调度模型到时间自动机模型的语义映射法则.然后,设计了自动化模型转换插件,并将其集成到OSATE建模工具中,实现了建模、转换、验证的集成开发环境.最后,利用UPPAAL工具对时间自动机模型进行模拟与验证.仿真实验结果表明,所建立的模型转换方法能够有效、实时地将AADL模型转换为时间自动机模型,并可在UPPAAL中分析原模型的可调度性.

AADL模式转换设计方法研究

为实现AADL(体系结构分析与设计语言)对航天器控制系统等运行模式相对复杂的嵌入式系统的详细描述,针对AADL核心标准及其行为附件在描述能力上的不足,在行为附件原有文法定义的基础上进行改进,使之能够对多条件合集下的模式转换以及模式转换的优先级进行描述。提出了抽象状态的概念以简化原行为附件文法在描述组合式状态转换关系方面的繁杂程度,提高设计模型的可读性。通过对实际控制系统运行模式进行设计,结果表明了改进后的行为附件文法很好地满足了设计描述上的需求。

面向国产机载操作系统的IMA软件代码生成方法

随着航空电子系统复杂化的发展趋势及自主可控的要求,对这类复杂系统建模后如何自动生成面向国产机载操作系统的软件代码并验证模型/代码语义一致性具有重要研究意义。文章提出面向国产机载操作系统的航空电子软件代码自动生成方法。首先,使用AADL对综合化航空电子系统进行建模,设计AADL模型到源代码的转换规则,自动生成面向国产机载操作系统的平台相关代码及配置文件;其次,通过AGREE Annex和BLESS Annex契约对AADL模型进行形式化验证,并提出契约到C语言验证代码的转换规则,将验证代码与模型生成的源代码进行结合,部署在国产机载操作系统上进行仿真执行;最后,基于AADL开源建模环境OSATE设计并实现了代码自动生成工具,实验结果验证了方法和工具的有效性。

基于AADL的分布式综合模块化航电系统架构建模与分析

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统设计的早期验证问题,分析了架构分析与设计语言(AADL)和DIMA架构特征,以项目架构设计实例为输入,对DIMA系统进行了架构和模块间通信建模。在此基础上,对实例中的处理器资源利用率、分区/任务的可调度性进行了分析,对模块间通信进行了模拟,验证了架构设计实例的可行性。