4、嵌入式软件建模与设计

嵌入式软件建模与设计

1 引言

嵌入式系统的开发过程中，软件部分的重要性日益凸显。随着设计和制造应用特定集成电路（ASIC）的成本不断增加，以及对功能重用、适应性和灵活性的需求，越来越多的功能实现转向了软件。这不仅提高了设计的灵活性，也带来了新的挑战。本文将探讨嵌入式软件的建模与设计，重点介绍其面临的挑战、形式化模型和语言、以及最新的研究进展。

2 嵌入式软件开发中的挑战

嵌入式软件开发面临着诸多挑战，这些挑战不仅来自技术层面，还包括管理和经济层面。以下是几个主要挑战：

• 功能重用 ：传统的RTOS或中间件级别的应用程序接口虽然有助于提高编程代码层面的软件重用，但依然难以满足所需的生产力水平。
• 错误率高 ：嵌入式软件的错误率极高，尤其是在复杂的实时环境中，如何确保软件的正确性和可靠性是一个亟待解决的问题。
• 性能优化 ：嵌入式系统通常对资源（如CPU、内存、带宽等）有严格的限制，如何在有限的资源下实现高性能是一个关键问题。

为了应对这些挑战，基于模型的设计软件应运而生。通过使用抽象的软件模型，可以在开发过程的最高级别上提高设计及其实现的正确性。

3 形式化模型和语言以及可调度性分析

3.1 形式化模型

形式化模型是基于数学的语言，用于指定计算和通信的语义。这些模型通常通过逻辑推理在系统模型及其期望属性上进行数学证明。常见的形式化模型包括：