IBM Rational Rhapsody 7.6.1 和 Rhapsody Design Manager 3.0.1 中的新特性

将设计管理扩展到 Mathworks Simulink 并改进嵌入式系统设计

IBM® Rational® Rhapsody® 7.6.1 和 IBM® Rational® Rhapsody® Design Manager 3.0.1 提供的新特性和集成功能有助于改进跨学科团队的协作、高质量产品的持续开发和安全设计。通过添加与 Mathwork Simulink 的集成,Rational Rhapsody Design Manager 3.0.1 改进了设计管理功能,使您可以一同共享并检查架构和算法。对 Elektrobit EB tresos 的支持和 AUTOSAR 的改进支持搭建一个持续的集成和部署开发环境,并且可对基于 AUTOSAR 的 E/E 和 ECU 软件进行早期验证。这些更新还包括对系统工程、安全关键型开发和许多可用性增强功能的改进。

Paul Urban, 系统及医疗设备高级市场经理, IBM

Paul UrbanPaul Urban 在嵌入式和实时系统行业中有超过 20 年的系统、软件和硬件开发经验。目前,Paul 在 IBM 工作,担任系统和医药设备的高级市场经理。他从 1995 年以来一直使用 Rhapsody 软件,担任过许多不同的角色,包括应用程序工程师,咨询师以及产品市场人员。在此之前,Paul 主要关注在高性能计算应用软件的定制硬件开发上。


developerWorks 投稿作者

2012 年 8 月 20 日

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概述

嵌入式设备开发通常需要不同学科(如架构设计、闭环控制设计或信号处理)的多个团队的参与才能将其各自的并行设计任务组合在一起,形成一个集成的可用设计。人们可能使用手动的、基于纸张的方法共享各种设计信息,并使用沉闷的手动审查过程。IBM® Rational® Rhapsody® 设计管理功能基于 Rational Jazz™ 技术,支持不同的团队进行协作、共享、审查和分析设计工作。Rational Rhapsody Design Manager 3.0.1 开始与 Mathworks Simulink 环境相集成,所以设计人员和其他项目相关人员可在各种 Simulink 模型的基础上进行协作。各个团队可在一个中央位置搜索、查看、审查、标记和分析 Simulink 模型与 Rational Rhapsody 设计内容,并且通过一个 Web 客户端可轻松访问该中央位置。您可使用在整个产品生命周期中提供可跟踪性的各种 Simulink 元素来创建链接,帮助管理和评估各种设计更改的影响。

Rational Rhapsody V7.6.1 引入这些改进的目的是为了通过 AUTOSAR(AUTOmotive open System Architecture,汽车开放系统架构)支持汽车系统的开发:

  • AUTOSAR 3.2,用于开发与此标准兼容的汽车设计
  • 与 Elektrobit EB tresos Studio 汽车 ECU 软件相集成
  • 生成 ECU Extract,一种针对 AUTOSAR 系统的特定 ECU 视图

IBM Rational Rhapsody V7.6.1 帮助各种团队按照安全关键标准(如 ISO 26262、DO-178B、IEC 61508 或 IEC 62304)进行开发,方法是为已提供的执行框架代码提供需求可跟踪信息并用工具鉴定 (tool qualification) 进行辅助。代码生成工作已得到了改进,在生成的代码中包括需求信息。另外还引入了 Simplified MicroC Framework (SMXF),通过应用更严格的编码指导方针和支持航空电子系统的 ARINC 653,进一步优化 MicroC Framework (MXF) 的安全关键使用方式。


现在您可将 Mathworks Simulink 模型和 Rational Rhapsody 发布到基于 Rational Jazz 的存储库中,帮助各学科的人们在一个公共位置共享其设计信息,从而改进团队的协作、集成和设计成果。Rational Rhapsody 设计管理功能(在 Rational Rhapsody Design Manager 和 Rational Rhapsody Design Reviewer 中提供)支持将设计信息自动发布到中央位置,并通过 Web 客户端访问这些信息,从而让团队可以更轻松地访问关键的设计信息(参见 图 1)。Rational Rhapsody 的 Design Manager 3.0.1 还与 Simulink 相集成,提供了以下功能:

  • 为您的组织提供了一个中央位置,使用 Jazz 技术平台在多个 IBM Rational Rhapsody 和 Mathworks Simulink 项目之间实现协作
  • 使用 Web 浏览器或 Rational Rhapsody 桌面客户端访问 Simulink 模型,为项目相关人员提供了轻松的访问方法
  • 能够在各个项目和生命周期工件中进行搜索和导航,帮助用户从多个来源快速查找关键信息
  • 能够使用 Open Services for Lifecycle Collaboration (OSLC) 标准进行链接,从设计一直跟踪到其他生命周期工件,如需求、测试案例或工作项
  • 设计审查特性,这样相关人员可提供注释内容并在设计上进行可视的标注
  • 自动将 IBM Rational Rhapsody 模型发布到服务器,以共享最新的模型信息
  • 可自定义的开发人员和管理仪表板,帮助您始终了解最新的设计活动和项目状态
  • 已发布设计内容的快照,用于控制更改
  • 依赖关系图,用图形方式查看设计内容与生命周期工件之间的关系,从而进行影响分析
  • 使用 IBM® Rational® Publishing Engine(单独出售)等工具实现的开放文档生成和报告接口,可在各学科之间自动生成文档
  • Design Reviewer 许可通过 Web 浏览器为其他团队提供了查看、链接和审查功能

如图 1 所示,通过 Rhapsody Design Manager,您可使用 Web 浏览器查看、共享、标注、审查和链接各种设计信息。有关 Rational Rhapsody 设计管理功能的更多信息,请参见 参考资料 部分中的链接。

图 1. 通过 Rhapsody Design Manager 访问 Simulink 设计信息
Web 客户端与 Simulink 示意图

图 1 的大图


汽车和受限目标改进

更好的 AUTOSAR 开发

Rational Rhapsody 在产品开发生命周期(从概念指定到在电子控制单元 (ECU) 上生产代码)中提供了全面的汽车开发环境。在单个环境中,汽车系统的系统和软件开发人员会分析各种需求,指定设计,生成生产代码,并测试该设计。使用 AUTOSAR(汽车开放系统架构)管理复杂性和交付强大系统的汽车系统开发人员现在可以为 AUTOSAR 3.2.1 标准(版本 2.1.4、3.1 和 4.0 除外)开发模型。

AUTOSAR 流程涉及总体系统视图(功能分布在多个 ECU 中)以及 ECU 视图(针对每个特定的 ECU)。Rhapsody 7.6.1 支持 ECU 视图,方法是从系统视图中执行 ECU 提取工作。

使用扩展表编制 AUTOSAR Blueprint

现在可使用新的扩展表功能来捕获和编辑 AUTOSAR Blueprints。因为可以编辑标记值以及表中的依赖项目标,所以可以更轻松地编辑依赖项。这些功能能够提高可用性,并提供了一个表来捕获 PortBluePrint 数据及其引用的接口和接口描述。

AUTOSAR 流程与 EB tresos 的集成

早期和持续的集成是降低集成风险的一个关键软件工程实践。借助 Rational Rhapsody 和 Elektrobit EB tresos (EB) 的集成,开发人员可以从项目的开始阶段就测试其 E/E(电气/电子)和电子控制单元 (ECU) 软件,然后逐步添加功能并执行持续的测试。Elektrobit AUTOSAR 运行时和集成工具基于其 ECU 技术为工程师提供了强大的运行时。由于有各种不同的运行时实现,如基于 Microsoft Windows 的 EB tresos WinCore,所以开发人员不会受到硬件依赖性的约束。这可加快产品的上市速度,同时还可以对产品的质量进行持续的检查。

在此第一个阶段中,Rational Rhapsody Developer for C 与 EB tresos 集成,开发人员可使用 Rational Rhapsody for AUTOSAR 3.1 和 AUTOSAR 4.0 系统进行建模并设计 E/E 和 ECU(电子控制单元)软件。可将 Rational Rhapsody AUTOSAR 模型生成的 ARXML 导入 EB tresos ECU BSW(基本软件)工具。


安全关键型软件开发

开发本质上为安全关键型系统的公司需要符合各种安全标准的要求,这些标准要求在实现代码和需求之间具有可跟踪性,并且还要确保其测试工作足以覆盖所有的代码。Rational Rhapsody 提供的集成开发环境通过各种工具来捕获需求并跟踪它们,一直追溯到模型中的设计信息。然后将该信息生成到实现代码中,用它们作为代码注释。这可提供非常强大的设计环境,在各个开发生命周期之间实现明确的可跟踪性,自动进行确认、验证和文档记录,并且在需求、设计、实现和文档视图之间实现一致性。

全新的安全关键开发 C 框架

Rational Rhapsody Developer V7.6.1 引入了 Simplified MicroC eXecution Framework (SMXF) 来开发安全关键型的设计,这些设计使用 C 语言并且符合 MISRA-C 1996/2004 的规定,具有完全静态的架构和 ARINC 653 支持。表 1 比较了 SMXF 与其他 C 框架的功能。

Table 1. Comparison of Rhapsody Developer for C execution frameworks
目的标准 C Object Execution Framework (OXF)MicroC eXecution Framework (MXF)Simplified MicroC eXecution Framework (SMXF)中断驱动型框架 (IDF)
支持状态图 Y Y Y Y
支持异步消息传递 Y Y Y Y
支持同步消息传递 Y Y Y Y
定时器(time 事件) Y Y Y Y
UML 端口 Y 流端口 N N
确定性 (Deterministic) N Y Y Y
定期计划安排 N Y Y N
多线程支持 Y Y Y N
支持多个事件队列 Y Y Y Y
资源保护 Y Y Y N
需要 OS? Y N N N
可与 OS 一同使用? Y Y Y Y
定义自己的 Container 类 Y 可配置 N Y
定义内存管理器 Y 可配置 N N
错误管理器/通知程序 N N N Y
静态内存分配 N(属性设置或用户定义) Y Y Y
动画 Y Y N N
跟踪 Y Y N N
模拟的时间模型 Y N N N
大小 ~15000 LOC ~10000 LOC ~5000 LOC ~2500 LOC
MISRA C 兼容 N 中高程度兼容 高度兼容 高度兼容

安全关键型开发中的资格认定协助

开发与安全性有关的应用程序时,您必须特别注意在最终应用程序中所包括的外部代码,确定使用这些代码是否安全。Rational Rhapsody 7.6.1 提供了 SMXF for C 和 Simplified eXecution Framework (SXF) for C++ 的需求可跟踪性信息,这对您的资格认定工作很有帮助。Rational Rhapsody Developer V7.6.1 在 Rhapsody 模型中为 SMXF 和 SXF 框架提供了需求和可跟踪性信息,该模型提供了框架文档,并且可以帮助各种公司满足其合规性目标。该需求和可跟踪性信息可协助各种团队确定外部代码的资格,从而在其最终的应用程序中包含这些代码。目前提供了一个 SXF C++ 框架的确认套件。该套件使用可运行的脚本来确定框架的代码,帮助您证明可在应用程序中使用该代码,并且满足您的各种安全标准要求。

C++ 代码覆盖率

Rational Rhapsody TestConductor Add On V7.6.1 for Windows 提供了较高的 C++ 语言的代码覆盖率,以补充以前使用 C 语言发布的代码覆盖率,帮助证明某个应用程序符合安全关键型标准的要求。代码覆盖率是以 TestConductor Add On 执行测试案例的形式来计算的。在覆盖率分析结果中会提供语句、条件/决定 (CD)、修改后的条件/决定 (MCDC) 的覆盖率,但头文件中的模板和代码不包括在内。可使用 Cygwin 编译器执行代码覆盖率分析,但使用选项文件后也可使用其他编译器。通过设置测试配置中的 ComputeCoverage 标记可启用代码覆盖率分析。通过覆盖率报告可查看已生成源代码的覆盖率,并且会突出显示未覆盖的代码。覆盖率报告通过超链接与已执行的测试案例相连,所以您可轻松找到覆盖率测试结果。

使用简化的框架进行测试

Simplified Object Execution Framework (SXF) for C++ 提供了一个很紧凑的框架,非常适合用来对交付注重安全性的应用程序所需的标准进行编码。Rational Rhapsody TestConductor Add On 现在支持使用 SXF 的各种测试应用程序,所以您可以利用借助该添加项开发的测试案例来自动验证您的设计,包括计算已运行的测试案例的代码覆盖率。


性能和可用性方面的改进

IBM 始终尽力在每个 Rational Rhapsody 版本中提供更好的总体性能和可用性。6.1 版中包含了多个优化的功能,可帮助您提高生产力。

全新的 Getting Started 指南

Rational Rhapsody 启动时出现的 Welcome 屏幕上现在提供了很多关注角色、行业和技术的主题。这些内容提供了您入门使用 Rational Rhapsody 完成以下活动所需的信息:系统工程、嵌入式软件开发、安全关键型开发、汽车、Unified Profile for DoDAF/MODAF (UPDM)、针对实时系统的数据分发服务 (DDS) 等。

图 2. Getting Started 提供了有关更多主题的信息
Welcome 屏幕上展示的主题

快速搜索和查找信息是提高工程师生产力的一个重要方面,特别是有大量需管理信息的大型项目。Rational Rhapsody 7.6.1 中添加了更多的高级搜索功能,允许您按照构造原型 (stereotype)、标记名称、标记值、关系、引用或聚合进行搜索。另外,在找到所需的项后,您可以打开、查看引用或删除在搜索结果中找到的项,从而进一步提高生产力。

图 3. 搜索构造原型、标记、引用和关系等的高级选项
搜索窗口,已突出显示高级选项

合并状态图与活动图的选项

通过在活动图和状态图中添加更多的控件来合并各种并行更改,从而管理并行开发,而且区分和合并功能已得到改进。这与合并其他图的方式类似,如类图或序列图。

图 4. 选择在合并后的状态图中包括哪些更改
对比不同版本的图时的上下文菜单

Eclipse 和多个项目的按需加载

现在您可以根据需要加载各种模型元素,在处理大型项目时提高性能。使用 Rational Rhapsody 7.6.1 及其 Eclipse 平台集成以及在 Rational Rhapsody 中使用多个项目时,可以在需要时加载模型元素。这有助于在处理大型项目时提高系统性能,因为您可以仅加载相关的信息。在有多个项目时,每个项目都会 “记住” 其按需加载设置。在工作中,您可以使用按需加载模式导航并展开将要加载的交互项目。

改进的 XMI 模型导入工作流程

Tools 菜单中添加的各种操作允许您导入 Sparx Enterprise Architect、IBM® Rational Rose® RealTime、IBM® Rational® Tau 的模型信息,以及其他 XML 信息,可使用每个工具的建议设置快速迁移其他工具的信息。该版本的软件可处理其中包含非 UML 特性的 Sparx Enterprise Architect 模型,并且如果活动图中包含多个活动,还可以拆分活动图。另外还改进了错误处理报告功能,协助您排除任何迁移问题。

两个内容菜单中的 Import XMI 菜单选项

更好的内存性能

Rational Rhapsody 现在可充分利用 64 位机器上的 RAM,在作为 32 位应用程序运行时有助于提高性能。

自动滚动示意图

尝试在示意图上完成视图外部某项的关系时,将鼠标移出画布时会自动滚动视图。

在固定、流端口和端口图上显示构造原型

现在提供的一个选项允许您在固定、流端口或端口图中查看构造原型。

模拟启动

可自动恢复最后一次调试会话中的模拟断点,这有助于提高调试效率。模拟断点保存在 Rational Rhapsody 项目的 .ehl 文件中。您可使用 Animation::General::AutoSetBreakpoints 属性控制该选项。在使用模拟功能的设计调试期间,新的状态图属性可控制状态图的自动打开和查看。在调试期间进行单步执行时,Animation::General::AutoOpenBehavioralDiagrams 属性指定了在状态发生更改时自动打开状态图,并且可以永久启用该选项,或者有选择地启用该选项。Animation::General::EnableAutoScroll 属性可指定自动滚动状态图,以自动显示最后的状态,让您更容易找到发生更改的地方。


系统工程改进

活动图执行改进

由于添加了令牌排队,通过基于令牌的活动图模拟进行设计方面的早期确认,保护流和图连接器得到了进一步的改进。令牌排队允许存储令牌并在以后的处理中使用它们。在模拟期间,可以显示在不同流上已排队的令牌数。使用在模拟活动图的流和操作上右键单击后出现的上下文菜单,还可以显示输入和输出令牌值。另外,还会对控制和对象流上的保护措施进行评估,无需使用决策节点,并且支持在不使用决策节点的情况下进行条件令牌通道的建模。您还可以使用图连接器连接不同图之间的流,以捕捉多个活动图上的复杂行为并提高可跟踪性。

图 6 显示了已添加的令牌排队、图连接器和活动图模拟的令牌值。

图 6. 添加活动图模拟
带注释的活动图

图 6 的大图

SysML 可用性方面的改进

Rational Rhapsody 随附提供的 SysML 配置文件中包含以下更新,可帮助您自动完成设计流程,并为系统工程师提供了更多设计选项:

  • 将一个呼叫操作拖放到活动图上的某个泳道中后,系统会自动将呼叫操作活动的目标设置为包含该活动的泳道。
  • 现在可以在一个约束块下创建一个参数图,使用参数图来指定约束。拥有约束块的约束参数是在图框内指定的。
  • 可将约束显示为某个块或状态图上的一部分
  • 在 Features 对话框上提供了一个新的 Constraints 选项卡,在上下文菜单中提供了一个 Add New 约束操作。

使用 UPDM 自动创建 DoDAF 和 MODAF 架构

通过使用 Unified Profile for DoDAF/MODAF (UPDM),Rational Rhapsody DoDAF, MODAF, and UPDM Add On 软件为 Department of Defense Architecture Framework 2.0 (DoDAF) 和 Ministry of Defence Architecture Framework (MODAF) 兼容架构的设计、构建和分析提供了一个建模环境。Rational Rhapsody 7.6.1 在 UPDM 配置文件中引入的新的帮助器可自动完成 DoDAF 和 MODAF 开发流程,这样可进一步减少手动任务并提高架构间的一致性。在开发强大的 DoDAF 和 MODAF 架构时,可跟踪性是一个关键的方面。通过自动填充视图,该帮助器可自动创建各种依赖项和标记,帮助避免出现手动输入错误。还可将不同的视图捆绑在一起,实现更好的一致性并提高可跟踪性的准确度。所提供的可自定义的模型检查器能够帮助您确认架构。另外,通过导航到各种标记,帮助器 (helper) 还可协助您查找信息。表 2 列出的各种帮助器、在哪个上下文菜单中可找到它们以及简短的描述。

表 2. UPDM 配置文件帮助器在模型中的位置
菜单项上下文菜单或操作位置概要
Populate carried exchange items OV-5 运营活动模型

SV-4 System Function 模型
对于选定图的每个边,根据 carriedExchange 标记的内容生成 carriedExchangeItem 标记
Synchronize performs dependencies OperationalNode、node、NodeRole、Post、Organization、System、SystemNode、CapabilityConfguration、ResourceArtifcact,以及使用 ResoruceArtifacts 的所有变体
根据所有 OV-5 视图和 SV-4s 的分析添加或删除 «performs» 依赖项
Select carried exchange OperationalActivityEdge
OperationalMessage
SystemFunctionEdge
SystemMessage
根据已过滤的 Information Exchanges 选择设置选定元素上的 carriedExchange 标记
Model checker Tools 菜单 显示模型检查器工具
UPDM 选项卡是一个可自定义的 UPDM 模型检查器
Locate carried exchange OperationalActivityEdge

SystemFunctionEdge
在浏览器中为选定的边显示合适的 carried 交换
Locate tags 任何模型元素 显示一个 GUI,用于导航到标记中指定的模型元素
Create usage CapabilityConfiguration
Organization
Post
ResourceArtifact
Software
Node
OperationalNode
根据 metamodel 的分析,创建一个选定类型的相应实例
References 任何信息流 打开一个专用的、可导航的流引用列表
Select need line link 任何信息流 允许填充流的 realizingConnector 标记
Manipulate graphical properties 任何模型元素 允许用户查看并操作选定元素的图形属性

UPDM 文档模板

现在提供了一个可生成 Unified Profile for DoDAF/MODAF (UPDM) 配置文件的模板,它所生成的报告中描述了 UPDM 模型的视图、视点和数据字典。

构造原型元素与 Siemens TeamCenter 的集成

可将构造原型 Rhapsody 模型元素导入 Siemens TeamCenter,从而实现更好的设计灵活性。


软件开发改进

在代码生成期间控制 Check Model 警告

用户可控制在代码生成期间调用哪些 Check Model 警告,这样就不会显示您不感兴趣的警告。

从实现导航至代码编辑器

有很多在 Rational Rhapsody 和实现代码之间进行导航的方法。V7.6.1 中添加了一种新方法,允许您从 Features 对话框窗口的 Implementation 选项卡导航至 IDE 中的代码。Ctrl+Alt+K 组合键是该操作的快捷键。

与软件开发环境相集成

Rational Rhapsody 提供的与 Microsoft Visual Studio 的集成允许您在两种工具之间进行导入、构建、导航和同步。Rational Rhapsody Developer V7.6.1 和 Rational Rhapsody Architect for Software V7.6.1 现在支持 Microsoft Visual Studio 2010,而且还支持 Microsoft Visual Studio 2008 和 Microsoft Visual Studio 6.0。

与 Eclipse 的平台集成可将 Rational Rhapsody 插入 Eclipse 环境,这样可在单个环境中使用 Rational Rhapsody 设计应用程序,同时充分利用 Eclipse 的代码开发功能或 IBM® Rational Team Concert™ 的协作功能。如果您希望充分利用 Rhapsody V7.6.1 与 Eclipse 的集成,但是还希望使用基于非 Eclipse 的 IDE(如 Microsoft Visual Studio),就可以使用该配置。

扩展的实时系统数据分发服务 (DDS) 支持

Rational Rhapsody Developer for C++ V7.6.1 现在支持 DDS 中间件,通过添加对 PrismTech OpenSplice DDS 的支持,允许开发人员使用以数据为中心的 “发布-订阅” 架构来构建分布式实时系统。您可使用该功能以及目前支持的实时创新 (RTI) DDS。另外,使用 Rational Rhapsody Developer for C++ 为 Linux 添加了 DDS 支持,并且可生成 64 位应用程序。所提供的以数据为中心的 “发布-订阅” (DCPS) 包已更新,根据 Unified Modeling Language (UML) 配置文件,支持 DDS 配置文件中的 WaitSet 和 Conditions。

改进的 Ada 代码双向功能

Rational Rhapsody Developer for Ada 添加了新的代码双向功能,允许您更灵活地在模型或代码中进行编辑,同时保持代码同步并维持代码的顺序不变。在开发期间,开发人员可以灵活地在代码或模型中进行更改,并保留这些更改。使用代码生成配置的 Ada_Roundtrip::General::RoundtripScheme 属性来指定该选项。

  • Respect 选项允许您在文件的任意元素上实现双向同步,同时保留文件中的元素顺序不变。
  • Advanced 选项允许您在文件的任意元素上实现双向同步,但不保留文件中的元素顺序。

您可添加、删除或修改代码中的属性、操作、类型、依赖项、包或注释,同时系统会更新模型元素来反映这些更改。


文档生成

Rational Rhapsody V7.6.1 和 Rational Rhapsody Design Manager 3.0.1 都支持使用 Rational 公共报告功能来生成文档。您可对已包括的模板进行自定义,或者使用 IBM® Rational® Publishing Engine(单独购买)新建一个模板。您可在 Rational Rhapsody 内运行各种模板(无需额外的许可证),将信息作为 Microsoft Word、PDF、HTML 和 XSL-FO 格式的文档导出。无需安装 Rational Publishing Engine 即可生成报告。可以使用该软件版本中包含的报告从 Rational Rhapsody 模型中提取信息。

参考资料

学习

获得产品和技术

  • 下载 Rational Rhapsody Developer 并免费试用 30 天。
  • 了解有关 Design Management 项目的更多信息,并从 Jazz.net 下载 Rhapsody Design Manager 的试用版。
  • 按照最适合您的方式 评估 IBM 产品试用版软件:下载试用版,可以在线进行,在云环境中使用,或者在 SOA 沙盒 中花一些时间了解如何有效实现面向服务的架构。

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ArticleTitle=IBM Rational Rhapsody 7.6.1 和 Rhapsody Design Manager 3.0.1 中的新特性
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