基于模型設計的嵌入式軟件開發評估方法

隨著客戶需求范圍的擴大和復雜性的增加，系統的邏輯與控制軟件的規模和復雜性也隨之擴大和增加。當各機構需要在越來越緊迫的時限內開發飛機和汽車應用所需的數百萬行代碼時，他們發現傳統的開發流程已不再能夠滿足質量與時間的目標要求。將基于模型的設計用于嵌入式系統開發，可在開發過程早期發現缺陷并減少潛在缺陷總數，從而可以降低成本。基于模型的設計可以幫助公司在更短時間內以更低成本開發出質量更高的系統，具有頗具競爭力的優勢。

傳統開發方法對比基于模型的設計

在傳統開發流程中，需求、設計、實現和測試任務在不同的工具環境下依次執行，其中涉及多個人工步驟(圖1)。使用Microsoft Word或IBM DOORS等工具以文本方式捕獲需求。不同設計使用針對該領域的不同工具實現，這使得系統級測試一直要到在軟件或硬件中實現后才能執行。然后人工將設計轉換成代碼，這是個耗時且容易引入缺陷的過程。每個階段中都會引入一些缺陷，從而使測試階段成為要發現之前階段中所積累的所有缺陷的清道夫。因此，測試階段占到整個開發時間和成本的大頭。缺少公用工具環境、多個人工步驟以及后期才能發現缺陷等因素都會延長開發時間、增加開發成本。

圖 1. 傳統開發方法需要許多會引入缺陷的不必要的人工步驟。

基于模型的設計(圖2)以和傳統流程相同的需求開始。但是，這些需求并不作為文本規范的基礎，而是用于以模型的形式開發可執行規范。工程師使用這些模型來明確需求與規范。然后對這些模型進行細化，以開發需求更具體的設計。使用基于模型的設計工具，工程師可以在系統級對設計進行仿真，在實現之前發現界面缺陷。完成設計之后，工程師借助這些模型自動生成產品級代碼和測試用例。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境中，從而減少了人工工作量。此外，當工程師們在模型中仿真可執行規范來驗證其是否滿足需求時，在需求階段即可開始測試。這樣便可及早發現和消除缺陷，降低開發總成本。

圖 2. 基于模型的設計在整個開發過程中使用系統級模型作為可執行規范。這種設計方法支持系統級和組件級設計與仿真、自動代碼生成以及連續測試與驗證。

基于模型設計的優勢

相比采用傳統方法的機構，采用基于模型設計的機構可將成本降低20%到60% 。成本節約主要得益于更準確的需求分析以及早期和連續的測試與驗證。由于使用了模型來仿真需求和設計，因此可在開發流程中早的多地發現缺陷；而處理早期發現的缺陷可成百上千倍地降低成本(圖3)。

圖 3 基于模型的設計可將缺陷發現提前到開發階段早期。