嵌入式系统/ARM技术中的如何使用AADL语言析和设计嵌入式系统

在设计关键任务和实时性系统时，设计师必须满足功能性要求和非功能性属性，这些系统级特性具体取决于系统架构。随着嵌入式软件系统的硬件多样性和复杂性的不断提高，可以采用模型驱动的开发方法来满足开发早期阶段出现的系统集成问题。基于模型的设计方法的要点之一是要选择合适的设计语言来描述具体平台架构。 　　为了调整系统架构，设计语言必须支持多种分析方法以便进行跨领域的权衡，架构设计语言还必须支持开发过程中的增量分析以及用于系统评估的多级逼真度。这种增量特性允许架构规范在整个生命周期内都有效。 　　架构分析与设计语言(AADL)是一种可以满足这些要求的可扩展的标准架构描述语言。AADL适合具有挑战性资源约 在设计复杂的嵌入式系统，特别是那些涉及到关键任务和实时性的系统时，设计者需要考虑功能性和非功能性的系统特性，比如系统架构、资源管理、实时性要求等。随着嵌入式系统的硬件多样性与复杂性增加，模型驱动的开发方法变得越来越重要。这种方法的核心在于选择一种能够准确描述平台架构的设计语言。 架构分析与设计语言（AADL）便是一种能满足这些需求的标准化架构描述语言。AADL特别适用于资源受限（如尺寸、重量、功率）、有严格实时要求和/或需要高性能保证的嵌入式系统，广泛应用在监控、航空航天、飞行管理、发动机控制、医疗设备等多个领域。 AADL由国际汽车工程师协会（SAE）指导开发，并已被批准为工业标准AS5506。它不仅定义了时序语义以支持性能分析，还包含了误差建模附录，用于可靠性分析。AADL的强语义支持标准软硬件组件分类，使得常见的分析方法和系统集成得以规范实施。此外，AADL通过用户定义属性和附录进行扩展，以适应特定行业的需求。 AADL支持基于XML/XMI的模型交换和工具链接，拥有标准元模型、图形定义和文本语言属性。其UML 2.0规范也在不断发展，而ARINC 653架构的附录也在制定中。许多工具，包括开源工具如OSATE（基于Eclipse框架），提供了AADL的编辑器和分析工具。 以监控系统设计为例，设计师需要在没有局域网的三所房屋中部署监控，要求在2秒内响应入侵。AADL可以帮助设计师评估不同硬件（如视频处理器、无线芯片）和算法（如压缩、入侵检测）的选择，同时定义系统架构。AADL的设备构造可以描述物理组件，如摄像机和显示器，而软件组件如进程、线程、线程组、数据和子程序则用于描述系统的运行逻辑。 在这个例子中，我们可以创建一个AADL模型来表示整个监控系统，包括摄像机作为数据源，视频检测系统进行数据处理，以及通信链路。AADL的层次化结构允许逐步细化设计，从高层次的系统模型到低层次的详细设计。进程代表保护的执行环境，线程则是并发执行的基本单位，线程组是线程的集合，数据定义了系统中的静态信息，而子程序则封装了可复用的代码块。 通过AADL，设计师可以更精确地分析系统性能，确保在满足实时性要求的同时，优化资源利用率。这使得设计过程更加高效，降低了集成风险，并为系统评估提供了多级逼真的手段。因此，AADL是嵌入式系统，尤其是ARM技术中进行复杂系统设计和分析的强大工具。