模型到广义随机petri网的转换工具

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1、AADL模型到广义随机Petri网的转换工具-电气论文AADL模型到广义随机Petri网的转换工具汤玥，苏威，李蜀瑜（陕西师范大学计算机科学学院，陕西西安710119）摘要：为了便于对体系结构设计和分析语言AADL可靠性模型进行可靠性评估，实现AADL模型到广义随机Petri网模型（GSPN）可靠性计算模型的自动转换，依据AADL模型到GSPN模型的转换规则，设计并实现了集成在开源工具OSATE上的模型转换工具。实验表明：该文的转换工具可以将AADL可靠性模型自动转换为GSPN模型。关键词：体系结构设计和分析语言；可靠性模型；广义随机Pe

2、tri网；模型转换工具中图分类号：TN911-34；TP311文献标识码：A文章编号：1004-373X（2015）12-0062-04收稿日期：2014-12-15基金项目：国家自然科学基金资助项目（41271387）0引言近年来，嵌入式系统一直在不断的发展，嵌入式系统的结构也变得越来越丰富和复杂，规模日益变大，嵌入式系统的开发周期、非功能性属性（可靠性、可调度性、安全性）及开发成本的要求也是越来越高，之前的那些嵌入式系统开发方法早就已经不能满足现在嵌入式软件开发的需求。OMG（ObjectManagementGroup，国际对象集团）

3、提出了模型驱动体系架构（ModelDrivenArchitecture，MDA）[1-2]。MDA整合了OMG在模型存储、模型转换和建模语言等方面的诸多标准。MDA的引进将嵌入式系统软件开发提升到了模型级。此后，对新型的嵌入式系统的非功能属性可以从更高的抽象层面上进行分析。这样不仅能很大程度地缩短系统的开发周期，而且节约开发成本[3]。基于这个思想，美国自动化工程师协会（SocietyofAutomotiveEngineers，SAE）发布了航空标准AS5506——架构分析与设计语言[4]（ArchitectureAnalysisandD

4、e-signLanguage，AADL）。AADL可以定义和实现支持MDA的工具并且已被标准化。AADL提供标准化的文本和图形符号来描述软件和硬件系统架构及其功能接口。AADL将系统的设计、分析、验证和自动代码生成等环节融合在一个框架之中[5]。在AADL中，系统被模型化成交互应用构件（数据、线程、进程、子程序）的分层集合和一组执行平台的组件（总线、处理器、设备、存储器）[6]。应用构件被绑定在执行平台，相关信息被分开描述，然后插入到架构模型中。为了补充支持AADL核心语言对相关可靠性的信息（如故障、故障传播、修改、容错策略）的描述，SA

5、E发布了错误模型附件[7]（ErrorModelAnnex，AnnexE）并且将其标准化。错误附件的使用在原有的模型描述和验证的基础上增加了可靠性分析，进一步完善了AADL语言。为了支持基于AADL模型的各种分析目前已经实现了一些工具。调度和内存需求可以通过Cheddar来进行模拟和可行性测试的分析。开源AADL工具环境（OpenSourceAADLToolEnvironment，OSATE）[8]支持资源分配分析。目前无法对AADL模型直接进行可靠性验证，本文的转换工具可以将AADL可靠性模型自动转换为广义随机Petri网模型（Gene

6、ralStochasticPetriNet，GSPN）[9]，在此基础上，可以通过对GSPN模型的验证来进行AADL模型的分析与验证。1OSATE插件开发流程开源AADL工具环境是基于Eclipse平台[10]的AADL模型开发工具。Eclipse平台是一个基于Java的集成开发环境，它可以扩展并且开放源码。就Eclipse的本身而言，是利用其插件（Plug-in）机制来实现其所有功能的。在OSATE平台上，可以进行AADL的建模、模型实例化以及语法检查。因此，本文在OSATE和错误模型附录库插件开发的基础上设计了AADL架构模型和AAD

7、L错误模型，直接利用OSATE对AADL架构模型和AADL错误模型进行解析，生成一个实例文件（AAXL文件）。利用XML解析器SAX对得到的AAXL模型文件进行解析，通过AADL错误模型向GSPN模型转换规则，转换生成一个广义随机Petri网的XML文件。之后，就可以利用马尔可夫分析法、故障树分析法或者用PIPE2对转换后的GSPN模型进行可靠性的评估可验证。插件的开发流程如图1所示。2AADL模型到GSPN模型转换规则设计实现AADL模型到GSPN模型的转换工具，关键是要确定AADL模型到相应GSPN模型的转换关系。下面给出AADL错误

8、模型基本元素转换为GSPN的规则。规则1：将AADL错误模型中的错误状态转换为GSPN中的库所。规则2：将AADL错误模型中的错误事件转换为GSPN中的变迁，满足泊松分布的事件转换为时间变迁，