CN101295246A - 一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌入式集成开发环境技术，主要是实现一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法。本发明一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，包括如下步骤：1)分析UML模型中的对象图和状态图，提取UML模型状态图中状态与转移条件可执行代码中的OSEK标准API；2)分析OSEK标准API中涉及不同实体之间交互的函数，并以此为标准，将UML状态图转换成为支持OSEK标准的SmartC模型。本发明分析了UML模型的总体特点，从所有的模型图中提取出对象图与状态图两种模型用于模型转换，而不需要分析UML中的所有模型。由于SmartC擅长描述汽车电子领域，UML语言擅长于描述通用建模过程，该模型转换策略的出现，解决了在汽车电子领域，通用建模过程领域细化的问题。

Description

一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法

技术领域

本发明涉及嵌入式集成开发环境技术，主要是实现一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法。

背景技术

UML模型在描述系统结构与行为时的强大表述能力，是其成为通用建模语言的重要因素之一。但是正因为其广泛的通用性，在特定的领域(例如嵌入式领域)的某些方面的描述能力还有所欠缺。

嵌入式系统的一个很重要的特性就是实时性，很多系统对于实时性有着十分严格的要求，例如汽车，航空等领域。由于UML语言主要是一种针对面向对象的软件开发方式而提出的，所以UML图对于基于时间的系统没有办法进行很好的描述。

SmartC模型的出现填补了UML模型在这方面描述能力的空白。SmartC语言的设计是基于模型驱动的，面向嵌入式领域的建模语言。SmartC语言具有多种针对汽车电子嵌入式软件开发的特点，包括支持层次化的建模、支持OSEK/VDX标准以及AutoSAR软件架构体系等特点，能够满足复杂分布式汽车电子嵌入式软件开发的需求。

在SmartC模型中，用户可以使用预先已经定义好的SmartC库，以最大程度地达到模块的复用；其次，SmartC语言提供对基于数据流的控制算法的描述；第三，SmartC平台是基于SmartOSEK OS的，用户可以方便地对平台相关性的属性进行配置，例如任务优化级，硬件相关属性等。

但同样，SmartC模型也存在着其不足之处。首先，SmartC语言对于需求建模的表述能力还有待提高，因为SmartC语言最上层为系统层，描述的是系统的组成结构，对系统层进行建模就已经进入到了系统开发的设计阶段，而对于在开发之前的需求分析阶段，SmartC语言并未能涉足。其次，SmartC语言还处在推广阶段，不为外人所熟悉，一个普通开发人员想要使用SmartC语言，就必须要先花很多的时间进行学习，不利于开发的快速进行。而UML语言作为一种广为人知的建模语言，相比较SmartC而言，其用户接受度更高，开发成本更低。因此，将UML语言与SmartC语言结合起来，扬长避短，发挥各自的优势，能快速提高开发效率。

因此，面对嵌入式领域的特殊需求，以及UML建模语言与SmartC建模语言各自的特点，我们提出了以UML建模语言作为第一层次的建模语言，以方便用户进行需求建模和系统建模，以SmartC建模语言作为第二层次的建模语言，方便用户进行任务，控制流，数据流的开发。并在两层模型之间提供模型转换工具，以方便用户从UML模型自动转换至SmartC模型。

发明内容

本发明要解决上述UML模型不擅于表达实时控制、算法建模方面的缺陷，以及SmartC在需求建模上的弱势，提供一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，包括如下步骤：

1)分析UML模型中的对象图和状态图，提取UML模型状态图中状态与转移条件可执行代码中的OSEK标准API；

2)分析OSEK标准API中涉及不同实体之间交互的函数，并以此为标准，将UML状态图转换成为支持OSEK标准的SmartC模型。

进一步的，步骤1)中分析UML模型中的对象图和状态图为：将对象在系统中的整个生命周期转换为SmartC模型中任务层中的Task，并通过分析状态图中所属状态和状态转移条件判断任务间的逻辑关系和任务对于外部资源的调用关系，确定Task与其它SmartC元素之间的关系。

更进一步的，所述Task与其它SmartC元素之间的关系包括：(1)、任务与任务之间的关系；(2)、任务与事件之间的关系；(3)、任务与资源之间的关系；(4)、任务与定时器之间的关系。

进一步的，所述步骤1)是以UML模型数据为输入数据，围绕着对象图中的对象为核心概念，分析对象与其它模型元素之间的关素。

进一步的，所述步骤1)是在状态图中的DefaultConnector，作为状态自动机的初始状态，赋予了判定该状态图，是否需要Alarm的开关变量isAlarm，当isAlarm为true是，则表示该任务需要Alarm激活；当isAlarm为false时，则表示该任务不需要Alarm激活，可能被其它任务激活，或被事件激活。

进一步的，所述步骤1)中，通过分析状态图中状态与转移条件可执行代码OSEK标准API，从中提取出对其它对象产生影响的操作。

更进一步的，所述的操作包括ActivateTask，GetResource，ReleaseResource，SetEvent，WaitEvent。

进一步的，所述步骤1)为：读取对象模型图中的所有拥有状态图的对象，由一个状态图生成一个代表自身的Task，读取等待库，若等待库中有与本Task同名的项，则创建；对于每个状态图，读取其中的DefaultConnector，isAlarm值是否为true，若为true，为该Task生成一个Alarm，并生成一条连线，从Alarm连至Task；若为false，则不生成Alarm；

所述步骤2)为：遍历该状态图中的所有Transition与State，判断Transition中的Action与State中的ActionIn、ActionOut：若包含SetEvent，则生成名为Mask的Event，并连接本Task与Event，然后判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接Event与新创建的Task；若有，则仅连接Event与目标Task；若包含ActivateTask，判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接本Task与新创建的Task；若有，则仅连接本Task与目标Task；若包含GetResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将源Task与目标Resource进行连接，若无则创建目标Resource，并连接；若包含ReleaseResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将目标Resource与Task相连，若无则创建目标Resource，并连接。

另外，本发明也提到在步骤1)之前，从项目文件夹下的对象图与状态图中读取数据，通过处理XML文件，将其还原成为UML建模环境中所定义的数据结构；在步骤2)之后，系统将启动一个创建向导，用以创建目标SmartC文件。

下面对本发明作进一步的描述：本方法通过分析UML模型中的对象图和状态图，提取其中的OSEK标准API，并分析由此产生的不同对象实体之间的交互关系，转换成为支持OSEK标准的SmartC模型。该方法的的创新之处在于建立了UML模型与SmartC模型之间的关系。

一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法通过分析UML建模环境中的对象(模型)图以及其从属的状态图，将对象在系统中的整个生命周期(即由对象从属的一张状态图所描述的对象状态的变化，以及状态变化的触发条件)转换为SmartC模型中任务层中的Task，并通过分析状态图中所属状态(State)的ActionIn，ActionOut，状态转移条件(Transition)的Trigger，Guard，Action，判断任务间的逻辑关系，以及任务对于外部资源的调用关系，确定Task与其它SmartC元素之间的关系。

模型转换方法以UML模型数据为输入数据，围绕着对象(模型)图中的对象(即SmartC模型中的Task)为核心概念，分析对象与其它模型元素之间的关素，并最终转换为SmartC模型元素。

由于在状态图描述的是该对象在整个生命周期中的状态变化，其所可能进行的操作可被分为两类：1、只对自身有影响的操作；2、对其它对象有影响的操作。在转换成SmartC模型的Task元素时，只对自身有影响的操作将都被包含在Task元素内部，不对其它元素产生影响，所以在进行模型转换时，只需要考虑对其它对象产生影响的操作。

通过分析OSEK标准API，可以从中提取出对其它对象产生影响的操作，包括ActivateTask，GetResource，ReleaseResource，SetEvent，WaitEvent。其中ActivateTask影响任务与任务之间的关系，GetResource/ReleaseResource影响任务与资源之间的关系，SetEvent/WaitEvent影响任务与事件之间的关系。另外，在状态图中的DefaultConnector，作为状态自动机的初始状态，赋予了判定该状态图(即SmartC模型中的Task)是否需要Alarm的开关变量isAlarm，当isAlarm为true是，则表示该任务需要Alarm激活；当isAlarm为false时，则表示该任务不需要Alarm激活，可能被其它任务激活，或被事件激活。

本发明实现的具体步骤如下：

一.读取对象模型图中的所有拥有状态图的对象，由一个状态图生成一个代表自身的Task(以后简称为本Task)，读取等待库，若等待库中有与本Task同名的项，则创建；

二.对于每个状态图，读取其中的DefaultConnector，isAlarm值是否为true，若为true，为该Task生成一个Alarm，并生成一条连线，从Alarm连至Task；若为false，则不生成Alarm；

三.遍历该状态图中的所有Transition与State，判断Transition中的Action与State中的ActionIn、ActionOut：

a)若包含SetEvent(TaskType TaskID，EventMaskType Mask)，则生成名为Mask的Event，并连接本Task与Event，然后判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接Event与新创建的Task；若有，则仅连接Event与目标Task；

b)若包含ActivateTask(TaskType TaskID)，判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接本Task与新创建的Task；若有，则仅连接本Task与目标Task；

c)若包含GetResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将源Task与目标Resource进行连接，若无则创建目标Resource，并连接；

d)若包含ReleaseResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将目标Resource与Task相连，若无则创建目标Resource，并连接。

本发明的有益效果为：

1.本发明分析了UML模型的总体特点，从所有的模型图中提取出对象图与状态图两种模型用于模型转换，而不需要分析UML中的所有模型。

2.本发明分析了所有的OSEK标准API，并从中提取了5个涉及对象之间进行交互的标准API，忽略其余的API，简化了模型转换的复杂性。

3.本发明中的模型转换策略的目标模型为SmartC模型，由于SmartC擅长描述汽车电子领域，UML语言擅长于描述通用建模过程，该模型转换策略的出现，解决了在汽车电子领域，通用建模过程领域细化的问题。

4.同时解决了UML模型不擅于表达实时控制，算法建模方面的缺陷，以及SmartC在需求建模上的弱势，将两者优势互补，扬长避短，以提高模型开发的效率。

附图说明

图1本发明SmartC模型关系图

图2本发明模型转换操作流程图

图3本发明UML模型到SmartC模型的转换流程图

具体实施方式

一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，包括如下步骤：

1)分析UML模型中的对象图和状态图，提取UML模型状态图中状态与转移条件可执行代码中的OSEK标准API；

2)分析OSEK标准API中涉及不同实体之间交互的函数，并以此为标准，将UML状态图转换成为支持OSEK标准的SmartC模型。

其中，步骤1)中分析UML模型中的对象图和状态图为：将对象在系统中的整个生命周期转换为SmartC模型中任务层中的Task，并通过分析状态图中所属状态和状态转移条件判断任务间的逻辑关系和任务对于外部资源的调用关系，确定Task与其它SmartC元素之间的关系。所述Task与其它SmartC元素之间的关系包括：(1)、任务与任务之间的关系；(2)、任务与事件之间的关系；(3)、任务与资源之间的关系；(4)、任务与定时器之间的关系。

本发明具体操作为：

一)从项目文件夹下的对象(模型)图与状态图中读取数据。因为这些数据在项目文件夹下都以XML文件形式进行保存，所以需要通过处理XML文件，将其还原成为UML建模环境中所定义的数据结构；

二)使用模型转换算法对数据进行处理：1)、读取对象模型图中的所有拥有状态图的对象，由一个状态图生成一个代表自身的Task(以后简称为本Task)，读取等待库，若等待库中有与本Task同名的项，则创建；对于每个状态图，读取其中的DefaultConnector，isAlarm值是否为true，若为true，为该Task生成一个Alarm，并生成一条连线，从Alarm连至Task；若为false，则不生成Alarm；3)、遍历该状态图中的所有Transition与State，判断Transition中的Action与State中的ActionIn、ActionOut：若包含SetEvent(TaskType TaskID，EventMaskTypeMask)，则生成名为Mask的Event，并连接本Task与Event，然后判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接Event与新创建的Task；若有，则仅连接Event与目标Task；若包含ActivateTask(TaskTypeTaskID)，判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接本Task与新创建的Task；若有，则仅连接本Task与目标Task；若包含GetResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将源Task与目标Resource进行连接，若无则创建目标Resource，并连接。若包含ReleaseResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将目标Resource与Task相连，若无则创建目标Resource，并连接。

三)处理完成之后，系统将启动一个创建向导，用以创建目标SmartC文件。在创建向导的初始化工作中，对SmartC模型的分析结果进行加载。

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

图1指出了本发明SmartC模型关系图，关系包括：

1.任务与任务之间的关系；

2.任务与事件之间的关系；

3.任务与资源之间的关系；

4.任务与定时器之间的关系。

为了使UML图能够顺利地转换为支持SmartOSEK OS的SmartC，我们在状态图中默认提供了对于OSEK标准API库的支持，对状态图的分析正是基于这些标准API之间关系的分析，从而得到相应的SmartC任务层模型。

图2指出了本发明模型转换操作流程图，具体如下：

1.需要从项目文件夹下的对象(模型)图与状态图中读取数据。因为这些数据在项目文件夹下都以XML文件形式进行保存，所以需要通过处理XML文件，将其还原成为UML建模环境中所定义的数据结构；

2.使用模型转换算法对数据进行处理后，得到SmartC模型的分析结果；

3.处理完成之后，系统将启动一个创建向导，用以创建目标SmartC文件。在创建向导的初始化工作中，对SmartC模型的分析结果进行加载。

图3指出了本发明UML模型到SmartC模型的转换流程图，具体如下：

1.读取对象模型图中的所有拥有状态图的对象，由一个状态图生成一个代表自身的Task(以后简称为本Task)，读取等待库，若等待库中有与本Task同名的项，则创建；

2.对于每个状态图，读取其中的DefaultConnector，isAlarm值是否为true，若为true，为该Task生成一个Alarm，并生成一条连线，从Alarm连至Task；若为false，则不生成Alarm；

3.遍历该状态图中的所有Transition与State，判断Transition中的Action与State中的ActionIn、ActionOut：

a)若包含SetEvent(TaskType TaskID，EventMaskType Mask)，则生成名为Mask的Event，并连接本Task与Event，然后判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接Event与新创建的Task；若有，则仅连接Event与目标Task；

b)若包含ActivateTask(TaskType TaskID)，判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接本Task与新创建的Task；若有，则仅连接本Task与目标Task；

c)若包含GetResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将源Task与目标Resource进行连接，若无则创建目标Resource，并连接。

d)若包含ReleaseResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将目标Resource与Task相连，若无则创建目标Resource，并连接。

以下是与本发明相关的从OSEK标准API中提取的五个涉及到不同对象之间交互的函数。ActivateTask涉及不同Task之间的交互，WaitEvent/SetEvent涉及Task与Event之间的交互，GetResource/ReleaseResouce涉及Task与Resource之间的交互，具体如表所示：

表1ActivateTask函数说明

表2GetResource函数说明

表3ReleaseResource函数说明

表4SetEvent函数说明

表5WaitEvent函数说明

Claims (9)

1、一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，包括如下步骤：

1)分析UML模型中的对象图和状态图，提取UML模型状态图中状态与转移条件可执行代码中的OSEK标准API；

2)分析OSEK标准API中涉及不同实体之间交互的函数，并以此为标准，将UML状态图转换成为支持OSEK标准的SmartC模型。

2、根据权利要求1所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：步骤1)中分析UML模型中的对象图和状态图为：将对象在系统中的整个生命周期转换为SmartC模型中任务层中的Task，并通过分析状态图中所属状态和状态转移条件，判断任务间的逻辑关系和任务对于外部资源的调用关系，确定Task与其它SmartC元素之间的关系。

3、根据权利要求2所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：所述Task与其它SmartC元素之间的关系包括：(1)、任务与任务之间的关系；(2)、任务与事件之间的关系；(3)、任务与资源之间的关系；(4)、任务与定时器之间的关系。

4、根据权利要求1或2所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：所述步骤1)是以UML模型数据为输入数据，围绕着对象图中的对象为核心概念，分析对象与其它模型元素之间的关素。

5、根据权利要求1或2所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：所述步骤1)是在状态图中的DefaultConnector，作为状态自动机的初始状态，赋予了判定该状态图，是否需要Alarm的开关变量isAlarm，当isAlarm为true是，则表示该任务需要Alarm激活；当isAlarm为false时，则表示该任务不需要Alarm激活，可能被其它任务激活，或被事件激活。

6、根据权利要求1或2所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：所述步骤1)中，通过分析状态图中状态与转移条件可执行代码OSEK标准API，从中提取出对其它对象产生影响的操作。

7、根据权利要求6所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：所述的操作包括ActivateTask，GetResource，ReleaseResource，SetEvent，WaitEvent。

8、根据权利要求1所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：

所述步骤1)为：读取对象模型图中的所有拥有状态图的对象，由一个状态图生成一个代表自身的Task，读取等待库，若等待库中有与本Task同名的项，则创建；对于每个状态图，读取其中的DefaultConnector，isAlarm值是否为true，若为true，为该Task生成一个Alarm，并生成一条连线，从Alarm连至Task；若为false，则不生成Alarm；

所述步骤2)为：遍历该状态图中的所有Transition与State，判断Transition中的Action与State中的ActionIn、ActionOut：若包含SetEvent，则生成名为Mask的Event，并连接本Task与Event，然后判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接Event与新创建的Task；若有，则仅连接Event与目标Task；若包含ActivateTask，判断名为TaskID的Task是否被创建，若否，则创建名为TaskID的Task，并连接本Task与新创建的Task；若有，则仅连接本Task与目标Task；若包含GetResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将源Task与目标Resource进行连接，若无则创建目标Resource，并连接；若包含ReleaseResource，判断目标Resource是否已被创建，若有则将目标Resource与Task相连，若无则创建目标Resource，并连接。

9、根据权利要求1所述的一种从UML模型转换至SmartC模型的转换方法，其特征在于：在步骤1)之前，从项目文件夹下的对象图与状态图中读取数据，通过处理XML文件，将其还原成为UML建模环境中所定义的数据结构；在步骤2)之后，系统将启动一个创建向导，用以创建目标SmartC文件。

Images