本發(fā)明涉及需求工程，更具體的說是涉及一種基于vhdl的復雜嵌入式系統(tǒng)軟件需求半自動仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性呈指數(shù)級增長。這些系統(tǒng)涉及多個組件、網(wǎng)絡通信、并行處理、實時響應等復雜特性。傳統(tǒng)的需求驗證方法無法有效應對這種復雜性，因此需要仿真方法來提供更全面和準確的驗證。

2、復雜嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，需求錯誤或遺漏可能導致嚴重的后果，如系統(tǒng)故障、功能不完備、性能問題等，這些問題的修復成本往往非常高昂。通過在需求階段進行仿真驗證，可以及早發(fā)現(xiàn)和解決問題，降低開發(fā)過程中的風險和成本。同時，復雜嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)也是一個持續(xù)迭代和改進的過程。在需求規(guī)約中可能存在模糊或不完善的部分，需要通過仿真方法來驗證和完善。通過不斷的仿真驗證和改進，可以逐步提高需求規(guī)約的質量和系統(tǒng)的可靠性。

3、因此，如何提供一種針對復雜嵌入式系統(tǒng)的需求仿真方法是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于vhdl的復雜嵌入式系統(tǒng)軟件需求半自動仿真方法及系統(tǒng)，解決了背景技術存在的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于vhdl的復雜嵌入式系統(tǒng)軟件需求半自動仿真方法，包括以下步驟：

4、預定義特定領域的設備模型，所述設備模型為人工構建的設備vhdl模型；

5、根據(jù)軟件需求規(guī)約中的原子控制器需求，生成原子控制器vhdl模型并由人工對其中的計算組件進行補充完善；

6、根據(jù)軟件需求規(guī)約中的原子控制器需求，生成數(shù)據(jù)存儲vhdl模型；

7、根據(jù)軟件需求規(guī)約中的組合控制器需求，生成組合控制器vhdl模型；

8、在組合系統(tǒng)階段，將生成的原子控制器vhdl模型、設備vhdl模型、數(shù)據(jù)存儲vhdl模型以及組合控制器vhdl模型進行組合，得到完整的系統(tǒng)模型；

9、在執(zhí)行驗證性質階段，使用vhdl驗證工具vivado對完整的系統(tǒng)模型進行性質驗證。

10、可選的，生成原子控制器vhdl模型并由人工對計算組件進行補充完善，具體包括以下步驟：

11、遍歷軟件需求規(guī)約中的原子控制器需求，得到原子控制器需求所涉及的原子控制器、計算組件、設備名稱和數(shù)據(jù)存儲名稱；

12、根據(jù)原子控制器需求的原子控制器名稱和計算組件名稱，生成原子控制器vhdl模型的模型結構；

13、根據(jù)原子控制器需求涉及的設備名稱及對設備的調用信號、數(shù)據(jù)存儲名稱及對數(shù)據(jù)存儲的調用信號和計算組件名稱及對計算組件的調用信號，生成原子控制器vhdl模型的實體端口聲明；

14、基于原子控制器需求與組合控制器需求的關系，生成原子控制器vhdl模型的初始狀態(tài)和結束狀態(tài)，結合原子控制器需求對設備、數(shù)據(jù)存儲和計算組件的調用信號順序，生成原子控制器狀態(tài)機進程；

15、根據(jù)原子控制器需求中的共享現(xiàn)象描述，生成原子控制器vhdl模型中使用的信號和變量；

16、人工對生成的原子控制器vhdl模型中的計算組件進行補充完善。

17、可選的，生成數(shù)據(jù)存儲vhdl模型，具體為：

18、根據(jù)原子控制器需求涉及的數(shù)據(jù)存儲名稱及對數(shù)據(jù)存儲的調用信號，生成數(shù)據(jù)存儲vhdl模型的實體端口聲明。

19、可選的，生成組合控制器vhdl模型，具體包括以下步驟：

20、根據(jù)組合控制器需求的組合控制器名稱，生成組合控制器vhdl模型的實體端口聲明；

21、根據(jù)組合控制器需求的組合控制器名稱及其關系，生成組合控制器vhdl模型的狀態(tài)；

22、根據(jù)組合控制器需求中對組合控制器的時間約束，生成對應狀態(tài)間的遷移條件。

23、可選的，得到完整的系統(tǒng)模型，具體包括以下步驟：

24、根據(jù)組合控制器需求的組合控制器名稱及其關系，生成系統(tǒng)結構樹，自底向上遍歷結構樹將組合控制器vhdl模型和原子控制器vhdl模型進行組合；

25、根據(jù)原子控制器需求涉及的數(shù)據(jù)存儲名稱及對數(shù)據(jù)存儲的調用信號，將上一步組合得到的模型和數(shù)據(jù)存儲vhdl模型進行組合；

26、根據(jù)原子控制器需求涉及的設備名稱及對設備的調用信號，將上一步組合得到的模型和設備vhdl模型進行組合得到完整的系統(tǒng)模型。

27、可選的，在執(zhí)行驗證性質階段，待驗證的性質類型及vivado可驗證的性質具體包括：

28、數(shù)據(jù)流正確性：驗證系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)時是否滿足軟件需求規(guī)約中定義的數(shù)據(jù)正確性要求；

29、控制流正確性：驗證系統(tǒng)是否按照軟件需求規(guī)約的功能進行操作；

30、時間約束可滿足性：對于存在時間約束的復雜嵌入式系統(tǒng)，驗證在規(guī)定的時間內(nèi)是否完成相應的動作。

31、可選的，時間約束可滿足性的驗證包括以下三種主要類型：

32、1)檢測在具體時刻t0，進入狀態(tài)x：a<>x?imply?t＝＝t0；

33、2)任務t為周期任務，其周期為p，假設時鐘t專門記錄任務執(zhí)行時間，檢測其是否滿足周期：a<>t.init?imply?t＝＝p；其中，t.init表示處于t時間自動機模型init狀態(tài)節(jié)點；

34、3)檢測狀態(tài)x維持的時間區(qū)間是否在[t1,t2]：a<>x?imply?t>＝t1&&t<＝t2。

35、一種基于vhdl的復雜嵌入式系統(tǒng)軟件需求半自動仿真系統(tǒng)，包括：設備預定義模塊、原子控制器生成模塊、數(shù)據(jù)存儲生成模塊、組合控制器生成模塊、系統(tǒng)組合模塊和性質驗證模塊；

36、所述設備預定義模塊，用于預定義特定領域的設備模型，所述設備模型為人工構建的設備vhdl模型；

37、所述原子控制器生成模塊，用于根據(jù)軟件需求規(guī)約中的原子控制器需求，生成原子控制器vhdl模型并由人工對計算組件進行補充完善；

38、所述數(shù)據(jù)存儲生成模塊，用于根據(jù)軟件需求規(guī)約中的原子控制器需求，生成數(shù)據(jù)存儲vhdl模型；

39、所述組合控制器生成模塊，用于根據(jù)軟件需求規(guī)約中的組合控制器需求，生成組合控制器vhdl模型；

40、所述系統(tǒng)組合模塊，用于將生成的原子控制器vhdl模型、設備vhdl模型、數(shù)據(jù)存儲vhdl模型以及組合控制器vhdl模型進行組合，得到完整的系統(tǒng)模型；

41、所述性質驗證模塊，通過使用vhdl驗證工具vivado對完整的系統(tǒng)模型進行性質驗證。

42、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種基于vhdl的復雜嵌入式系統(tǒng)軟件需求半自動仿真方法及系統(tǒng)，通過將生成的原子控制器vhdl模型、設備vhdl模型、數(shù)據(jù)存儲vhdl模型以及組合控制器vhdl模型進行組合，得到完整的系統(tǒng)模型，可以實現(xiàn)仿真模型半自動化生成的過程，然后通過調用vivado軟件進行性質驗證，從而實現(xiàn)需求仿真模型半自動化生成及性質驗證。