基于Stateflow模型的程序实时性能分析方法研究

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随着嵌入式系统复杂性的提高,越来越多系统设计者开始使用基于模型的开发环境进行系统设计。MATLAB/Simulink/Stateflow套件作为应用最广泛的基于模型的开发环境之一,被大量用于嵌入式系统设计等领域。如此可见,对Stateflow模型建模的嵌入式系统进行实时性能分析具有非常重要的实际意义。由于Stateflow模型是基于有限状态机的模型,具有很强的系统描述能力,所以精确分析其可调度性在很多时候是不可能的。一种可行的方法是改进已有的描述能力相对Stateflow较弱但是分析复杂度也相对较低的模型来逼近Stateflow模型。本文的研究目标即是根据已有的DRT分析模型,研究如何对带有状态转移条件的Stateflow模型进行实时性能分析。为了实现该目标,本文首先研究了抽象解释理论以及区间幂集抽象域理论,提出了区间幂集的简单逻辑表达式计算公式,然后根据上述理论改进并提出了针对C程序的值范围分析算法,在提高原算法的分析精度的同时使分析过程模拟程序执行顺序,从而得到直观清晰的分析过程和结果。而后基于C语言设计并实现了名为interVALue的C程序值范围分析工具。在具备了对C程序的值范围进行自动分析的能力之后,本文根据目标Stateflow模型,深入研究并改进了 DRT模型及其实时性能分析方法,提出了 DRT-G模型,并分析了其描述能力和释放序列结构。然后根据模型特点,提出了对DRT-G模型建模的系统进行实时性能分析的方法,并改进了相关方法的分析效率。在根据DRT-G模型的分析方法改进DRT模型的分析工具之后,本文对系统实例进行了对比分析。结果表明,本文提出的DRT-G模型及其分析方法能很好的建模和分析带有状态转移的Stateflow模型系统的实时性能,得到精确的系统可调度性。而DRT模型由于其并没有描述状态转移条件,所以描述能力不足,对上述系统的可调度性分析有可能得到不精确甚至错误的结果。
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