一种从tasm时间抽象状态机到扩展nta自动机的转换方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及应用领域中间模型进行转换的方法，特别涉及一种从TASM(Timed AbstactStateMachine，时间抽象状态机)时间抽象状态机到扩展NTA(NetworkofTimed Automata，时间自动机网络）自动机的转换方法。
【背景技术】
[0002] 基于模型驱动开发的理论意义是：第一，模型有利于早期设计方案的验证与测试。 如可基于敏捷开发的方法，快速构造不同的设计方案，对于那些正在迭代中的方案，利用基 于模型的代码生成技术，迅速产生代码框架，并可进行实质的验证或测试，以分析设计方案 的质量。
[0003] 第二，利用模型可以生成程序的框架，减轻设计者的设计负担和程序员的编码压 力，有利于自动化软件生成。
[0004] 当前，能够满足上述要求的中间模型有很多，如Petri网（一种对离散并行系统的 数学表示方法）和TASM等。其中，设计者选择TASM作为中间模型的理由是：第一，TASM是 抽象状态机（AbstractStateMachine，ASM)的一种扩展，既支持时序和资源消耗，同时也 支持行为和通信的规约；第二，TASM支持层次组合、并发和通信等概念；第三，TASM采用并 行执行的主机(mainmachine)集合来支持并行行为的规约，并提供子机（sub-machine)和 功能机（function-machine)调用以支持层次行为的规约；第四，通信仅发生在主机之间并 可以使用通道同步和共享变量；第五，TASM语言具有形式化语义，这一语义能够成为一种 可执行的规范。
[0005] 同时，TASM可作为某种（如AADL，ArchitectureAnalysisandDesignLanguage， 体系结构分析与设计语言）嵌入式实时系统的高层设计的中间模型（即TASM时间抽象状态 机)，该中间模型表示的设计结论与实际的业务处理平台无关。因此，当需要对采用AADL语 言描述的嵌入式实时系统的高层设计实施具体的验证活动时，需要将该TASM时间抽象状 态机模型与具体的验证平台进行绑定，即需要将该TASM时间抽象状态机模型转换成某种 具体验证平台的输入文件。
[0006] UPPAAL(-个使用扩展NTA自动机作为输入模型的仿真验证平台）就是这样一种 针对嵌入式实时系统提供形式化验证的平台，其输入形式采用了扩展NTA自动机，输出为 验证的结论。然而现有技术中没有将TASM模型直接转换为扩展NTA自动机模型的方法，因 此无法实现设计结论的验证。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于针对上述问题与不足，提供一种能够直接将TASM时间抽象状 态机模型转换为扩展NTA自动机的方法，以进一步帮助用户实现设计结论的验证。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案。
[0009] 本发明提供一种从TASM时间抽象状态机到扩展NTA自动机的转换方法，本方法 步骤执行的前提是，已知一个TASM时间抽象状态机模型的源文件，该文件的格式为ΧΜΙ(XML-basedMetadataInterchange，使用标准通用标记语言的子集可扩展标记语言）格式。 本发明方法步骤完成转换后所得到的是NTA自动机模型，该文件为XMI格式。
[0010] 本发明方法的主要步骤如下： (1)建立基于TASM时间抽象状态机源模型结构和扩展NTA自动机目标模型结构的元模 型。
[0011]采用以Ecore(EMF所提供的一种元模型结构)模型为父类的元模型来描述待转换 的TASM时间抽象状态机源模型结构和转换后的扩展NTA自动机目标模型结构。具体选择 Eclipse提供的EMF(EclipseModelingFramework，Eclipse所提供的模型开发框架）包 来支持对Ecore元模型进行建模，具体对Ecore元模型进行建模的工具为EMF提供的Ecore 建模器。将Ecore建模器所分别建立的TASM时间抽象状态机模型的元模型与扩展NTA自 动机目标模型的元模型，使用持久化技术存入数据库中。
[0012] (2)创建TASM时间抽象状态机源模型到扩展NTA自动机目标模型的转换规则。
[0013] 依据得到的TASM时间抽象状态机模型的元模型与扩展NTA自动机模型的元模型， 按照TASM时间抽象状态机模型的元模型与扩展的NTA自动机模型的元模型之间的结构与 语义关系，使用ATL转换规则编辑器建立这两种元模型之间的ATL(AtlasTransformation Language，Atlas转换语言）转换规则集。
[0014] 具体创建转换规则时，即对TASM时间抽象状态机模型中的构件转换时，考虑三种 情况。
[0015] 第一种，变量：将TASM时间抽象状态机模型中的变量转换为扩展NTA自动机中 的变量，由于TASM时间抽象状态机模型中变量的类型多于扩展NTA自动机所支持的变量 类型，故需要对这些扩展NTA自动机不能直接支持的变量类型进行语义转换，即对TASM时 间抽象状态机模型中的变量中那些无法直接用扩展NTA自动机变量表示的变量，使用扩展 NTA自动机变量集进行表示。
[0016] 第二种，规则：TASM时间抽象状态机模型中的规则表示了变量之间的关系。由于 扩展NTA自动机并不存在这样的规则，而是对于这种规则采用了状态迀移的这种表示，因 此需要建立一种将TASM时间抽象状态机模型中的规则转换为扩展NTA自动机中相应状态 迀移的映射方法。具体做法是，将TASM规则中的条件部分，转换为扩展NTA自动机中的卫 士条件；将TASM规则中的条件满足后的执行部分，转换为扩展NTA自动机中的分派任务。
[0017] 第三种，作用域：TASM时间抽象状态机模型是自动机的集合，在转换为NTA自动机 时，将TASM时间抽象状态机集合按照元素的划分来划分转换后的扩展NTA自动机的作用 域。
[0018] 将以上三种情况编辑成的ATL转换规则，使用持久化技术存入数据库中。
[0019] (3)利用转换规则，实施TASM时间抽象状态机源模型到扩展NTA自动机目标模型 的转换。
[0020] 首先，输入TASM时间抽象状态机元模型所对应的源文件、TASM时间抽象状态机元 模型、建立的从TASM时间抽象状态机模型源文件转换成扩展NTA自动机目标文件的ATL转 换规则、扩展NTA自动机元模型；其次，使用ATL开发包中的ATL转换虚拟机实现扩展NTA 自动机目标文件的生成；最后，将待转换的TASM时间抽象状态机元模型源文件与转换完成 的扩展NTA自动机目标文件，使用持久化技术存入数据库中。
[0021] 在上述技术方案中，步骤（2)中所述的创建TASM时间抽象状态机源模型到扩展 ΝΤΑ自动机目标模型的转换规则，具体步骤为： 步骤1，使用ATL集成开发环境提供的ATL规则编辑器，创建ATL模型转换中的TASM时 间抽象状态机源模型的元模型与扩展ΝΤΑ自动机目标模型的元模型之间的转换规则集，具 体做法是，在Eclipse中建立ATL模型转换工程，并新建模型ATL转换规则文件，填写源模 型与目标模型的信息，包括元模型名称与对应的元模型文件，ATL集成开发环境将自动生成 ATL模型转换中所用到的配置文件； 步骤2,针对TASM时间抽象状态机构件中的变量创建转换规则，对于扩展NTA自动机 中直接支持的那些变量类型，直接通过0CL语言创建对应的扩展NTA自动机变量，并将TASM 时间抽象状态机构件中的变量值复制到转换后的扩展NTA自动机变量中，对于无法用单一 变量表达的TASM时间抽象状态机中所定义的变量类型，使用扩展的NTA自动机中所提供 的标准变量类型解释为变量集，并用0CL语言在扩展的NTA自动机文件中创建这样的变量 集； 变量集生成的具体做法是： 步骤2. 1，将TASM时间抽象状态机中的离散变量，映射到扩展NTA自动机的整形变量 中； 步骤2. 2,将TASM时间抽象状态机中的枚举型变量，映射到扩展NTA自动机的整数常数 上； 步骤2. 3,将TASM中的连续变量类型，根据用户可接受的误差范围(位数)，通过采样的 方式，将连续变量映射到一个整数集上，这个整数集上的最小值设为转换后的扩展NTA自 动机的下边界，这个整数集的最大值则设为转换后的扩展NTA自动机的上边界； 步骤3,针对TASM时间抽象状态机构件中的作用域创建转换规则，将TASM时间抽象状 态机中的一个自动机单元，使用0CL语法填充在扩展NTA自动机中的一个"〈template〉"标 签中，并将该标签的属性"name"设置为唯一标识字段，当扩展NTA自动机的模板A中的状 态迀移将要访问模板B中的变量时，对模板A中状态迀移语句中所有属于模板B中的变量 标识符的最左边，加上模板B的标识符和下划线"，以避免标识符冲突造成的二义性或不 一致性； 步骤4,针对TASM时间抽象状态机构件中的规则创建转换规则，将TASM时间抽象状态 机中所定义的规则集中以条件语句出现的形式，解释为〈卫士条件，分派任务〉二元组； 步骤4. 1，将原条件语句中的条件部分，使用扩展NTA自动机的语法转换为卫士条件， 具体做法是： (4. 1. 1)将TA