使用AADL语言分析和设计嵌入式系统

                                    图3：带有硬件和软件的AADL系统

组件抽象包括特性、属性和模式：特性定义了接口或输出组件功能；属性描述了特征和组件行为；模式描述了动态组件重配置。

2 组件之间的交互作用

在定义好组件后，我们需要确定它们之间的关系，AADL本身就支持这一过程。组件交互使用端口(数据和事件输入输出端口)、端口组、子组件(subcomponent)访问、子程序调用、数据交换和共享。它们定义了功能接口和组件之间的通信。在图2中，我们使用数据端口来描述系统与器件之间的交互。

AADL的一个关键特性是能对数据建模和流控制。流定义了通过多个组件和连接的顺序数据或事件。在本例中，我们为三台视频摄像机规定了三种视频流：video_flow1, video_flow2和video_flow3。这些视频流代表了从摄像机到显示器的端到端流动。

我们定义这些流是因为它们在位置上分开的。流规范的目标是支持端到端分析，例如端到端时序和延时，误码传播以及服务质量资源管理等。流的属性定义了性能特点，例如，在监控系统中，特殊流属性一般都会有最大的延时。我们需要检查实际实现情况来确定是否达到设计目标。对于这个系统中的每个端到端的流来讲，都有一个属性被定义为“期望延时等于200ms”。

AADL的一个强大特征是能够针对目标系统同时对硬件和软件建模，这有助于工程师规定和评估完整系统的交互效应。在本例中，视频摄像机、无线收发器和处理器的选择将直接影响端到端的延时。

3 完整的系统模型

图3给出了无线监控系统软硬件的AADL设计，系统利用无线设备提供的无线网络与摄像机通信。处理器按调度属性执行软件组件，并限定存储的存储器。协议反应总线的属性，并一直反馈到分析工具。可以定义像PCI或VME等不同的总线类型，包括这些标准的协议和性能特性。我们还可以定义定制无线链路，使它对CSMA/CA无线链路的特性建模。

因为我们使用时序语义和流程规范描述了关键性能特点之一，因此我们可以评估系统级性能。还可以逐渐增加其他结构细节或属性，以扩充我们定义关键内容时的分析形式。我们还能在所有开发阶段实施评估，包括早期结构权衡分析，开发阶段的系统修改和调整，评估现有架构变化带来的影响，以及根据性能模型的自动集成。这样我们就能使用基于组件的结构规范进行评估，并对每个可能的变化进行权衡。我们可以试验硬件和软件组件、通信模型、调度、误差建模、模式动态特性等，并进行结果整合。该语言还可扩展以集成其他建模和分析功能。

4 工具支持

许多工具支持AADL架构设计和分析。开源AADL工具环境(OSATE)是在开源Eclipse平台之上的一套插件，它提供了一个集成的开发环境用于AADL模型编辑、编译和前端分析。另外，它还包括了使用TOPCASED插件的AADL符号图形编辑器。目前已经开发成功多个分析插件用于执行各种架构的一致性检查、流程和可靠性分析、数据质量和安全分析以及资源调度。