MBD下的软件开发模式教程

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1、MBD模式下的软件开发流程介绍王淳（联创汽车电子有限公司，上海浦东201203）【摘要】以模型为基础的软件开发，我们称之为MBD（Model-BasedDesign）。和传统的嵌入式软件开发模式相比，MBD模式无疑是一个巨大的进步，肯定会在今后几年内普及，并完全代替现有嵌入式软件的开发模式。【主题词】MBD，软件开发流程及工具，MIL，SIL，PIL，HIL一、变革的力量：上次的变革：90年代，国内嵌入式软件开发还停留在汇编语言的层次，汇编语言虽然灵活、效率高，但是在处理浮点计算、复杂逻辑运算等问题上，软件开发的工作量相当大。而同期国外已经大面积普及了以C语言

2、为基础的嵌入式系统开发流程。当年很多程序员对于C编译器的正确性、可靠性、效率还都抱有过怀疑的态度，但是随着keil、tasking等公司不断推出的优质的C编译器，这种疑虑很快被打消。C代码不需要程序员关心浮点算法；对复杂逻辑的设计也很方便；而且针对于嵌入系统硬件资源有限的情况，很多专用的C编译器都提供各种优化选项；通过对堆栈的灵活运用，解决了RAM空间不足的问题；代码的可移植性、可继承性也远强于汇编语言。短短几年时间，C语言编程在国内嵌入式系统的开发中已经普及。先进工具可以大大提高劳动生产率，这一点在这次变革中体现的非常明显。现在的革命：而基于模型进行嵌入式系

3、统开发流程，其优越性以及对传统开发方式的颠覆，一点也不比当年的变革小。对于嵌入式系统开发而言，存在以下一些具体的问题：l现在嵌入式系统的复杂程度，比起几年前又上了一个台阶，传统C语言开发采用流程图的辅助设计方式，已经很难表达复杂的程序逻辑；l以手工编写C代码，还是会出现很多低级错误；l现在的系统开发周期越来越短，再沿用过去那种硬件设计->软件设计->集成调试的流程，无法开展硬件和软件的并行开发；l随着系统复杂性的增加，用户对最终功能的确定也越来越模糊，很多情况下，用户都需要在得到样机后，才能开展测试，并提出修改意见，从而导致开发的反复，大大增加了开发成本和时间

4、。l虽然C代码已经在各个嵌入平台上普及，但是因为代码设计者设计思路的局限，加之传统流程图的单线设计思路，软件模块的可继承性还是比较差。国外的企业已经从90年代后期，逐步开始采用MBD开发流程，使用建模工具对复杂嵌入式系统进行分析设计。随着建模工具及配套设备的完善，使得自动代码生成的工具链也逐渐清晰。现在已经有很多极复杂系统，如电喷控制器等等，全部采用了MBD的设计流程。MBD工具链的可靠性、稳定性已经无需怀疑。l以建模工具对复杂逻辑进行设计、分析、仿真，使得系统需求分析和软硬件开发结合得更加紧密，系统分析不再仅仅停留在文档阶段，而是直接和设计挂钩。l采用了MB

5、D的设计流程后，在硬件设计的同时，软件设计即可全面展开，大大缩短了开发周期。l从软件开发的第一步开始，工程师就可以观察结果，调试逻辑，大大加快调试进度。l采用成熟工具，可以实现代码自动生成，完全避免了手工编码的低级错误。并且在设计修改后，极短时间内即可重建系统软件，而无需进行多次反复测试。l采用建模工具及辅助设备，可以在模型建立后，立即实现快速原型仿真，用户马上可以看到设计运行的结果，工具可以协助用户及时修改需求，在最短的时间内完善需求设计。l模型的可移植性，远强于C代码，可以方便的建立公司内的系统设计模型库，节约开发成本。二、MBD开发流程的环节和作用：2.

6、1系统设计定义阶段系统设计定义阶段的目的是：针对用户提出的初步需求，逐步细分，将功能需求拆解为可实现功能定义，并且建立系统级模型，包括控制器模型（controller）、被控对象模型（plant）、测试案例模型（referenceposition）。其中，测试用案例模型和被控对象模型，是系统设计工程师根据用户需求设计的。在整个开发流程中会多次使用，也是系统设计定义阶段重点关注的内容。系统设计定义环节本身也将在整个设计流程中反复迭代，用户需求会在不同的阶段逐步完善，这些修改最终都需要反馈到系统设计定义中，主要是反馈至测试用案例模型中。控制器模型也在系统设计定义阶

7、段直接输出，这样后续的工作都可以在统一的模型上完成，而不需要在代码、模型、文档之间频繁切换，一方面可以节约时间，一方面可以始终得到最准确的需求文档。控制器模型的详细设计可以由后续的环节完成，在系统设计定义阶段可以只定义为顶层模型。不必细究。系统设计定义阶段，建议使用MATLAB提供的SimulinkVerificationandValidation(V&V)工具，使用这个模块，可以将需求与模型关联起来，通过SignalBuilder（SimulinkLibraryBrowser->Sources->SignalBuilder）来设计测试案例，通过V&V工具，对

8、模型执行覆盖度分析；也可以用工具（De