基于模型設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)評(píng)估方法

隨著客戶需求范圍的擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加，系統(tǒng)的邏輯與控制軟件的規(guī)模和復(fù)雜性也隨之?dāng)U大和增加。當(dāng)各機(jī)構(gòu)需要在越來越緊迫的時(shí)限內(nèi)開發(fā)飛機(jī)和汽車應(yīng)用所需的數(shù)百萬行代碼時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的開發(fā)流程已不再能夠滿足質(zhì)量與時(shí)間的目標(biāo)要求。將基于模型的設(shè)計(jì)用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，可在開發(fā)過程早期發(fā)現(xiàn)缺陷并減少潛在缺陷總數(shù)，從而可以降低成本。基于模型的設(shè)計(jì)可以幫助公司在更短時(shí)間內(nèi)以更低成本開發(fā)出質(zhì)量更高的系統(tǒng)，具有頗具競爭力的優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)開發(fā)方法對(duì)比基于模型的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)開發(fā)流程中，需求、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試任務(wù)在不同的工具環(huán)境下依次執(zhí)行，其中涉及多個(gè)人工步驟(圖1)。使用Microsoft Word或IBM DOORS等工具以文本方式捕獲需求。不同設(shè)計(jì)使用針對(duì)該領(lǐng)域的不同工具實(shí)現(xiàn)，這使得系統(tǒng)級(jí)測試一直要到在軟件或硬件中實(shí)現(xiàn)后才能執(zhí)行。然后人工將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成代碼，這是個(gè)耗時(shí)且容易引入缺陷的過程。每個(gè)階段中都會(huì)引入一些缺陷，從而使測試階段成為要發(fā)現(xiàn)之前階段中所積累的所有缺陷的清道夫。因此，測試階段占到整個(gè)開發(fā)時(shí)間和成本的大頭。缺少公用工具環(huán)境、多個(gè)人工步驟以及后期才能發(fā)現(xiàn)缺陷等因素都會(huì)延長開發(fā)時(shí)間、增加開發(fā)成本。

圖 1. 傳統(tǒng)開發(fā)方法需要許多會(huì)引入缺陷的不必要的人工步驟。

基于模型的設(shè)計(jì)(圖2)以和傳統(tǒng)流程相同的需求開始。但是，這些需求并不作為文本規(guī)范的基礎(chǔ)，而是用于以模型的形式開發(fā)可執(zhí)行規(guī)范。工程師使用這些模型來明確需求與規(guī)范。然后對(duì)這些模型進(jìn)行細(xì)化，以開發(fā)需求更具體的設(shè)計(jì)。使用基于模型的設(shè)計(jì)工具，工程師可以在系統(tǒng)級(jí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，在實(shí)現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)界面缺陷。完成設(shè)計(jì)之后，工程師借助這些模型自動(dòng)生成產(chǎn)品級(jí)代碼和測試用例。此工作流程使工程師們從需求到測試階段都能夠處于同一環(huán)境中，從而減少了人工工作量。此外，當(dāng)工程師們?cè)谀Ｐ椭蟹抡婵蓤?zhí)行規(guī)范來驗(yàn)證其是否滿足需求時(shí)，在需求階段即可開始測試。這樣便可及早發(fā)現(xiàn)和消除缺陷，降低開發(fā)總成本。

圖 2. 基于模型的設(shè)計(jì)在整個(gè)開發(fā)過程中使用系統(tǒng)級(jí)模型作為可執(zhí)行規(guī)范。這種設(shè)計(jì)方法支持系統(tǒng)級(jí)和組件級(jí)設(shè)計(jì)與仿真、自動(dòng)代碼生成以及連續(xù)測試與驗(yàn)證。

基于模型設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

相比采用傳統(tǒng)方法的機(jī)構(gòu)，采用基于模型設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)可將成本降低20%到60% 。成本節(jié)約主要得益于更準(zhǔn)確的需求分析以及早期和連續(xù)的測試與驗(yàn)證。由于使用了模型來仿真需求和設(shè)計(jì)，因此可在開發(fā)流程中早的多地發(fā)現(xiàn)缺陷；而處理早期發(fā)現(xiàn)的缺陷可成百上千倍地降低成本(圖3)。

圖 3 基于模型的設(shè)計(jì)可將缺陷發(fā)現(xiàn)提前到開發(fā)階段早期。