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智能仪表软件开发的自动化技术研究

高新闻  
【摘要】: 近几十年来,随着计算机技术、微电子技术的发展,工业现场仪表已逐渐发展成为具有微处理器系统的智能化仪表,即通常所称的智能仪表。同时,随着微处理器在处理速度和大容量FLASH存储技术上的快速发展,智能仪表在信息处理和系统功能等方面有了很大的开发空间,从而导致了现代智能仪表的软件开发工作量越来越大,软件系统的功能越来越复杂。仪表软件系统的开发已成为智能仪表研发过程中工作量最大、开发过程最漫长的任务之一。 自从上世纪80年代以来,人们开始对软件开发的自动化技术进行深入地研究。而随着面向对象的设计、面向对象的分析、对象建模以及构件组装等方法和技术的发展,CASE(计算机辅助软件工程)已在软件技术领域出现了一些成熟的软件开发自动化工具,同时它也在一些专门的制造领域形成了专门的理论方法及其体系结构。这些技术的发展已逐渐影响到各个领域的软件开发工作方式,推动了各个领域中软件研发工作的自动化发展。然而,如同在智能仪表一样的诸多领域中,行业背景及其知识的跨度相差很大,并且研发工作往往具有分散性,使得软件开发功能上的共性容易被不同设计个体和应用背景所忽视,难以形成对这些专门领域所需求的软件开发自动化技术的统一认识和研究。为此,本论文研究目的在于将仪表领域知识与软件工程领域知识相结合,针对智能仪表软件系统开发的特殊性,提出了一种智能仪表软件开发的自动化概念——智能仪表CASE概念,并对其具体的实现技术进行了研究。 首先,本文针对智能仪表产品开发的工程特点,剖析了传统智能仪表产品开发的过程及其共性技术,建立了智能仪表的共性模型。在此基础上,本文提出了智能仪表产品开发过程中的系统数据流和系统校验点的概念。通过这些概念及软件工程中的相关理论和方法,本文提出了智能仪表软件开发的自动化概念,即以智能仪表软件开发自动化为目的的系统技术和方法,是在智能仪表共性技术基础上,通过一定的硬件体系结构,利用计算机辅助完成智能仪表软件开发过程中的各项工作,以便尽可能实现智能仪表软件生存期各个阶段的自动化。 其次,在智能仪表共性模型的基础上,研究了一种适合智能仪表软件开发自动化概念的硬件体系结构,使软件开发的自动化技术在智能仪表系统中的运用具有了合适的硬件基础。为了更好地在该体系结构下进行智能仪表软件开发的自动化技术研究,文中对利用该体系结构的智能仪表系统提出了一种新的数据交换技术——状态变量表数据交换技术,同时也对运用该交换技术的软件系统在有实时调度系统和没有实时调度系统下的性能进行了分析,这对今后在此体系结构下进行有效地开发和运用起到一良好的指导作用。 接着,在上述研究基础上,对本文研究的核心——智能仪表软件开发的自动化技术进行了深入研究。为了实现智能仪表信号处理软件系统开发的自动化技术,文中对信号处理软件系统进行了层次结构划分,并对不同层次的构件进行了定义和描述。而为了实现基于构件组装技术的信号处理软件自动化,本文对该方法中最为关键的连接子提出了一种实现方法——连接矩阵法。为了实现智能仪表交互界面软件开发的自动化技术,文中在对现有交互界面模型分析的基础上,提出了基于数据驱动的智能仪表ⅣR模型,并对该模型中的交互模型、资源模型以及视图表达运用形式化语义和状态图进行了详细描述;接着在此模型基础上,进一步提出了一种智能仪表软件的交互界面自动生成方法,包括交互模型、资源模型以及视图表达等一系列的开发过程;最后,利用软件开发的自动化方法之一集成工具法按前面的模型和方法将现有的一些软件开发自动化工具重新集成建立了智能仪表交互界面软件开发的自动化平台。 最后,文中以智能仪表中的智能流量仪表软件开发自动化为例,对本文提出的智能仪表软件开发的自动化方法及技术进行了具体实施。并具体介绍了多处理器硬件体系结构、数据交换技术、信号处理以及交互界面等软件开发的自动化技术。整个实例表明本论文提出的概念及其方法不仅为智能流量仪表在进行其软件系统整体性能开发上提供了指导原则,而且也有助于快速建立目标系统的硬件原型。 本论文的工作是在提出的智能仪表软件开发的自动化这个新概念下开展的,研究成果中的一些新方法和新技术不仅为智能仪表领域软件开发的自动化研究提供了一种新的实现方案,同时也为其它智能设备软件开发的自动化研究提供了一种新的思路。


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1 高新闻;智能仪表软件开发的自动化技术研究[D];上海大学;2007年
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