SCADE介紹 模型檢測在航空領域的應用

2021-04-25 19:30:14 字數 2499 閱讀 6223

1 從需求到**

圖形化建模

scade編輯器提供了二套機制來進行圖形化建模:資料流圖和有限狀態機。這二套機制都建立在嚴格的數學模型基礎之上,具有嚴格的數學語義,它們保證了設計模型的精確性、完整性、一致性、無二義性。這些都是高安全性系統的基本特性。

資料流機制適合連續性系統的建模,有限狀態機則適合於離散性系統的建模。scade把這二套機制很好地融合在一起,使得能夠適合於不同型別的系統尤其是混合系統的開發。

scade的圖形化編輯器介面友好,易學易用,有助於系統設計組同軟體設計組之間的交流,從而縮短產品開發時間。

在圖形化建模後,我們可以對建立的模型進行檢查:對模型中的不一致、型別不匹配、資料迴路等所有的模型錯誤,scade都能以超文字的方式進行定位,以便糾錯。

模型檢查有兩種形式:區域性模式檢查我們選中的型別塊、常量塊或者操作符;全域性模式檢查整個模型。

模擬**

在系統建模後,我們可以對整個系統或是系統中任意乙個模組進行模擬**。**器是基於scade生成的**進行**的,它是乙個強大的視覺化的圖形除錯工具,可以設定斷言、斷點、中斷條件;可以檢查輸入資料、內部的變數和輸出資料的值;還可以記錄和回放**的場景(scenario)。**器的輸入輸出可以用文字或**的形式給出,還可以由著名的tcl語言來驅動。

對於乙個擁有大量輸入輸出的系統來說,我們在**的時候,可能只對系統中的若干個訊號的變化感興趣。scade工具能夠很方便地把我們感興趣的訊號集中在一起,並用圖形的方式記錄**時這些訊號的變化情況,以便於檢查。

scade還提供了良好的介面,供使用者根據實際的應用,設計友好的**面板。

形式驗證

模擬和**能夠在一定程度上測試系統的模型是否很好實現我們所期望的功能,但是,它不能保證系統是否做了預期外的不應該做的事情。因此,只經過模擬**測試的系統安全性並不能完全得到保證。scade內建的形式驗證的功能解決了這個問題。

詳盡的形式驗證,既不需要執行模型,也不需要借助測試向量,就可以檢驗scade模型是否達到安全性、可靠性和其他方面的要求。scade的prover外掛程式將prover公司的最新科技整合到scade圖形介面中,設計好了系統的安全性要求和乙個「特性觀察器」之後,使用者只需按乙個鍵就可驗證scade的模型的安全性。如果模型是安全的,它能給出乙個安全的證明;如果模型是不安全的,它能給出乙個反例,而這個反例又可以在**器中調出來進行**,以詳細地觀察系統是怎樣一步步地進入不安全狀態的。形式驗證的這一功能在很大程度上方便了系統的糾錯,同時保證了目標系統的安全性。

嵌入式**的自動生成

經過**和形式驗證,保證了模型的安全性以後,scade可以自動生成面向工程的ansi c或ada 83/95語言的嵌入式**。

它生成的**滿足一系列的安全性特徵,例如,有界的堆疊,沒有動態指標,沒有遞迴呼叫,沒有死**等等。另外,scade自動生成的**的執行空間和執行時間與手寫**基本相當,但比手寫**更易於維護和調整。

和其它的許多**生成器相比,scade**生成有二個顯著的特點。第一,scade所生成的**完全面向工程,可以直接嵌入到所開發的系統中去而不需要做任何修改。第二,scade基於嚴格的資料理論,它保證所生成的**的正確性,並承諾所生成的**的行為和**的行為完全一致。這二點是很多**生成器所做不到的。

kcg

民航系統的開發流程必須滿足do-178b國際標準。kcg是愛斯特爾技術公司提供的滿足do-178b民航a級安全標準的**產生器。由於kcg本身滿足這一標準並保證了**的正確性,它不僅大大節省了編碼工作,而且完全免去了**的單元測試,很大程度地節省了驗證工作和驗證時間。(詳見第三章kcg和do-178b標準)

kcg的使用對空中巴士(airbus)的a340/500專案和歐洲***(eurocopter)的ec135、ec155等專案的開發和質量認證帶來巨大的幫助。

2 與其它工具的橋接

與doors的橋接

與配置管理工具的橋接

scade以ascii格式儲存所有資料,並支援scci標準的配置管理介面。因此,scade可以很方便地與所有支援scci標準的配置管理工具進行橋接,如telelogic synergy,merant pvcs,rational clearcase以及wincvs等等。scade編輯器中還整合了常用的版本管理命令,如checkin,checkout等等。

與simulink的橋接

如果您在以往的開發過程中,使用matlab/simulink做控制率設計,那麼scade與simulink的橋接能給您很大幫助。該橋接工具可以把simulink模型中我們所需要的軟體模組自動轉化成乙個scade模型,這一方面幫助我們重用現有的模型和設計,減少工作量;另一方面也又能使我們充分享受scade的相對優勢,如確定性的系統行為、形式驗證、嵌入式**的自動生成等等。此外,該橋接還可以把scade生成的**返回到simulink模型內部作為乙個s函式,這樣可以進行軟體**在其執行環境中模擬**。

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