CN109725890A - 复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂软件系统Event‑B模型到时间自动机网络的转换工具及方法。该工具包括Event‑B元模型、时间自动机网络元模型、EventB2NTA模型转换引擎和EventB2NTA模型转换配置模块。方法为：将Event‑B中buc格式的Context模型与bum格式的Machine模型，合并存储为xmi格式的Event‑B模型；将预处理后的xmi格式的Event‑B模型，转换为xmi格式的时间自动机网络模型；将xmi格式的时间自动机网络模型，存储为时间自动机网络工具UPPAAL能够识别的xml格式，然后根据用户需求添加相应的时间属性，完成建模。本发明能够集成到Eclipse平台上，且融合了Event‑B模型的逐步精化与时间自动机网络模型的时间特性显式刻画的优点。

Description

复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具及 方法

技术领域

本发明涉及计算机软件工程技术领域，特别是一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具及方法。

背景技术

在早期进行软件建模与设计，能够降低复杂软件系统，如复杂军事信息系统、信息物理融合系统CPS等的开发难度，提高系统开发效率。其中，Event-B模型是一种用于系统级建模和分析的形式化方法，其具有严格的数学基础，而且Event-B能够以“逐步精化”的方式建模复杂系统，建模人员可以从抽象的需求规格开始，逐步迭代引入更多的实现细节，最终完成系统的建模。由于具有逐步精化的特点，使用Event-B进行复杂软件系统建模能够显著降低系统的建模难度。

然而，Event-B模型缺乏对软件系统时间特性的显式刻画与分析，很难用于时间攸关(time-critical)领域的建模。而时间自动机网络(Network of Timed Automata,简称NTA)模型是对有限自动机的时间特性扩展，其在有限自动机模型基础上添加了对连续时间变量的刻画，非常适用于系统实时特性的显式刻画与分析。目前尚未有报道将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络，因此无法汲取Event-B模型逐步精化与时间自动机网络时间特性显式刻画的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络模型的自动转换工具及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，其特征在于，包括Event-B元模型、时间自动机网络元模型、EventB2NTA模型转换引擎和EventB2NTA模型转换配置模块：

所述Event-B元模型，用于定义和规范Event-B模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述时间自动机网络元模型，用于定义和规范时间自动机网络模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述EventB2NTA模型转换引擎，用于实现Event-B模型元素到时间自动机网络模型元素的逐一转换，EventB2NTA模型转换引擎符合ATL语言的语法和语义规范，且基于Event-B元模型和时间自动机网络元模型而构建；

所述EventB2NTA模型转换配置模块，用于实现Event-B模型到时间自动机网络模型的转换，EventB2NTA模型转换配置模块以Event-B元模型、时间自动机网络元模型、EventB2NTA模型转换引擎和xmi格式的Event-B模型作为输入，通过Debug调试生成xmi格式的时间自动机网络模型。

作为一种具体示例，所述Event-B元模型包括：

集合carrierSet、常量constant、公理axiom、变量variable、不变式invariant、事件event、卫式guard和动作action，其中，公理axiom用于描述集合carrierSet与常量constant之间的关系。

作为一种具体示例，所述时间自动机网络元模型包括：

系统system、常量constant、变量variable、变迁transition、卫式guard、赋值assignment和时钟变量clock。

作为一种具体示例，所述EventB2NTA模型转换引擎包括六条基于ATL语言的Event-B模型到时间自动机网络模型的转换规则：

carrierSet2system、axiom2constant、invariant2variable、event2transition、guard2guard、action2assignment。

一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理复杂软件系统的Event-B模型：将Event-B中buc格式的Context模型与bum格式的Machine模型，合并存储为xmi格式的Event-B模型；

步骤2，将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络模型：利用构造的模型转换工具EventB2NTA，将预处理后的xmi格式的Event-B模型，转换为xmi格式的时间自动机网络模型；

步骤3，将转换后的时间自动机网络模型进行后处理：将xmi格式的时间自动机网络模型，存储为时间自动机网络工具UPPAAL能够识别的xml格式，然后根据用户需求添加相应的时间属性，完成建模。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：能够集成到Eclipse平台上，且融合了Event-B模型逐步精化与时间自动机网络模型时间特性显式刻画的优点。

附图说明

图1为本发明复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具的结构示意图。

图2为本发明中复杂软件系统Event-B和时间自动机网络的元模型即EVENTB.ecore和NTA.ecore的结构示意图。

图3为本发明中复杂软件系统EventB2NTA模型转换引擎的结构示意图。

图4为本发明中复杂软件系统EventB2NTA模型转换配置模块的结构示意图。

图5为本发明复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络模型的转换方法的流程示意图，其中，(a)为待转换的Event-B模型片段，(b)为转换后的时间自动机网络模型片段；

具体实施方式

本发明复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，包括Event-B元模型a、时间自动机网络元模型b、EventB2NTA模型转换引擎c和EventB2NTA模型转换配置模块d：

所述Event-B元模型a，用于定义和规范Event-B模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述时间自动机网络元模型b，用于定义和规范时间自动机网络模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述EventB2NTA模型转换引擎c，用于实现Event-B模型元素到时间自动机网络模型元素的逐一转换，EventB2NTA模型转换引擎c符合ATL语言的语法和语义规范，且基于Event-B元模型a和时间自动机网络元模型b而构建；

所述EventB2NTA模型转换配置模块d，用于实现Event-B模型到时间自动机网络模型的转换，EventB2NTA模型转换配置模块d以Event-B元模型a、时间自动机网络元模型b、EventB2NTA模型转换引擎c和xmi格式的Event-B模型作为输入，通过Debug调试生成xmi格式的时间自动机网络模型。

进一步地，所述Event-B元模型a包括：

集合carrierSet、常量constant、公理axiom、变量variable、不变式invariant、事件event、卫式guard和动作action，其中，公理axiom用于描述集合carrierSet与常量constant之间的关系。

进一步地，所述时间自动机网络元模型b包括：

系统system、常量constant、变量variable、变迁transition、卫式guard、赋值assignment和时钟变量clock。

进一步地，所述EventB2NTA模型转换引擎c包括六条基于ATL语言的Event-B模型到时间自动机网络模型的转换规则：

carrierSet2system、axiom2constant、invariant2variable、event2transition、guard2guard、action2assignment。

一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理复杂软件系统的Event-B模型：将Event-B中buc格式的Context模型与bum格式的Machine模型，合并存储为xmi格式的Event-B模型；

步骤2，将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络模型：利用构造的模型转换工具EventB2NTA，将预处理后的xmi格式的Event-B模型，转换为xmi格式的时间自动机网络模型；

步骤3，将转换后的时间自动机网络模型进行后处理：将xmi格式的时间自动机网络模型，存储为时间自动机网络工具UPPAAL能够识别的xml格式，然后根据用户需求添加相应的时间属性，完成建模。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

结合图1，本发明复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络模型的转换工具，包括Event-B元模型a、时间自动机网络元模型b、EventB2NTA模型转换引擎c和EventB2NTA模型转换配置模块d：

结合图2，所述Event-B元模型a，用于定义和规范Event-B模型的元素构成和元素之间的关系，其定义符合Ecore元模型规范；

进一步地，所述Event-B元模型a包括集合carrierSet、常量constant、公理axiom、变量variable、不变式invariant、事件event、卫式guard和动作action，其中，公理axiom用于描述集合carrierSet与常量constant之间的关系。

结合图2，所述时间自动机网络元模型b，用于定义和规范时间自动机网络模型的元素构成和元素之间的关系，其定义符合Ecore元模型规范；

进一步地，所述时间自动机网络元模型b包括系统system、常量constant、变量variable、变迁transition、卫式guard、赋值assignment和时钟变量clock。

结合图3，所述EventB2NTA模型转换引擎c，用于实现Event-B模型元素到时间自动机网络模型元素的逐一转换，其符合ATL语言的语法和语义规范，且基于Event-B元模型和时间自动机网络元模型而构建；

进一步地，所述EventB2NTA模型转换引擎c包括六条基于ATL语言的Event-B模型到时间自动机网络模型的转换规则：

carrierSet2system、axiom2constant、invariant2variable、event2transition、guard2guard、action2assignment。

结合图4，所述EventB2NTA模型转换配置模块d，用于实现Event-B模型到时间自动机网络模型的转换，其以Event-B元模型a、时间自动机网络元模型b、EventB2NTA模型转换引擎c和xmi格式的Event-B模型作为输入，通过Debug调试生成xmi格式的时间自动机网络模型。

结合图5，一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络模型的转换方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理复杂软件系统的Event-B模型：将Event-B中buc格式的Context模型与bum格式的Machine模型，合并存储为xmi格式的Event-B模型；

如图5(a)所示，待转换的Event-B模型由monitor_c和monitor两部分组成，其中，monitor_c为buc格式的Context模型，monitor为bum格式的Machine模型；模型转换前，需将Context模型与Machine模型合并，并存储为xmi格式。

步骤2，将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络模型：利用构造的模型转换工具EventB2NTA，将预处理后的xmi格式的Event-B模型，转换为xmi格式的时间自动机网络模型；

步骤3，将转换后的时间自动机网络模型进行后处理：将xmi格式的时间自动机网络模型，存储为时间自动机网络工具UPPAAL能够识别的xml格式，如图5(b)所示的模型，然后根据用户需求添加相应的时间属性，完成建模。

综上所述，本发明通过构造模型转换方法和工具，将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络，汲取Event-B模型逐步精化与时间自动机网络时间特性显式刻画的优点。

Claims (5)

1.一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，其特征在于，包括Event-B元模型(a)、时间自动机网络元模型(b)、EventB2NTA模型转换引擎(c)和EventB2NTA模型转换配置模块(d)：

所述Event-B元模型(a)，用于定义和规范Event-B模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述时间自动机网络元模型(b)，用于定义和规范时间自动机网络模型的元素构成和元素之间的关系，定义符合Ecore元模型规范；

所述EventB2NTA模型转换引擎(c)，用于实现Event-B模型元素到时间自动机网络模型元素的逐一转换，EventB2NTA模型转换引擎(c)符合ATL语言的语法和语义规范，且基于Event-B元模型(a)和时间自动机网络元模型(b)而构建；

所述EventB2NTA模型转换配置模块(d)，用于实现Event-B模型到时间自动机网络模型的转换，EventB2NTA模型转换配置模块(d)以Event-B元模型(a)、时间自动机网络元模型(b)、EventB2NTA模型转换引擎(c)和xmi格式的Event-B模型作为输入，通过Debug调试生成xmi格式的时间自动机网络模型。

2.根据权利要求1所述的复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，其特征在于，所述Event-B元模型(a)包括：

集合carrierSet、常量constant、公理axiom、变量variable、不变式invariant、事件event、卫式guard和动作action，其中，公理axiom用于描述集合carrierSet与常量constant之间的关系。

3.根据权利要求1所述的复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，其特征在于，所述时间自动机网络元模型(b)包括：

系统system、常量constant、变量variable、变迁transition、卫式guard、赋值assignment和时钟变量clock。

4.根据权利要求1所述的复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换工具，其特征在于，所述EventB2NTA模型转换引擎(c)包括六条基于ATL语言的Event-B模型到时间自动机网络模型的转换规则：

carrierSet2system、axiom2constant、invariant2variable、event2transition、guard2guard、action2assignment。

5.一种复杂软件系统Event-B模型到时间自动机网络的转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预处理复杂软件系统的Event-B模型：将Event-B中buc格式的Context模型与bum格式的Machine模型，合并存储为xmi格式的Event-B模型；

步骤2，将复杂软件系统的Event-B模型转换为时间自动机网络模型：利用构造的模型转换工具EventB2NTA，将预处理后的xmi格式的Event-B模型，转换为xmi格式的时间自动机网络模型；

步骤3，将转换后的时间自动机网络模型进行后处理：将xmi格式的时间自动机网络模型，存储为时间自动机网络工具UPPAAL能够识别的xml格式，然后根据用户需求添加相应的时间属性，完成建模。