传统软件开发与基于模型的软件开发的区别-河南海融软件有限公司

一、传统的软件开发方法

1）需求分析

一般写成需求文档，系统工程师据此进行概念和算法研究，评估技术可行性。

缺点：由于每个系统工程师对需求和技术规范的理解难免存在偏差，因此会对后期的项目开发带来诸多隐患。NASA的研究报告指出：在需求分析阶段产生的错误占整个开发错误的50%以上。

2）设计阶段

硬件开发工程师根据系统工程师的评估报告，设计制作原型样机（如汽车、电路板等）。

缺点：项目前期投入巨大、开发周期长，且不能保证原型样机一定能满足技术指标要求。

3）实现阶段

软件开发工程师根据需求和技术规范，在原型样机上，手工编写C代码或汇编代码，实现技术指标要求。

缺点：需精通编程人员花大量时间来编程、差错、调试、验证，工作量大，研发周期长，此外，代码良莠不齐，降低了程序可靠度。

4）测试与验证

原型样机开发完成后，对产品进行测试与验证。

基于模型的设计为工程师们提供了一种通用的开发与测试平台，使具有不同工程背景的工程师之间建立起更好的联系，使开发具有高集成度的复杂系统成为可能。

二、基于模型的开发方法

1）可执行、跟踪的技术规范
在基于模型的设计中，系统工程师先建立一个系统模型，即通过数学模型来精确描述用户需求，创建一个可执行、跟踪的技术规范。工程师可以通过这个系统模型，动态地确认系统性能。使每个工程师无歧义地理解并运行系统模型，专注开发模型各个部分，不会因理解不同造成需求丢失、冗余或冲突。
2）生成定点模型
系统模型与需求之间可建立双向链接，在整个开发过程中，软件工程师可对模型进行需求追踪和测试，将产品缺点暴露在开发初期。根据具体嵌入式器件和实现条件，对系统模型进行细化和功能分区，进行系统测试、设计测试和模型助手测试，验证是否满足需求与技术规范，判断是否还存在缺失的需求，验证是否符合行业标准（如DO-178B、IEC-61508、MAAB等），之后再对模型做定点转换，形成简洁、高效的定点模型。
3）嵌入式代码自动生成
MathWorks的Real-Time Workshop Embedded Coder可以将Simulink/Stateflow中的模型自动转换为嵌入式C代码，大大降低嵌入式系统的开发门槛。开发人员可以在Simulink/Stateflow、Embedded Matlab中建立系统模型、构思解决方案，然后使用RTW-EC自动生成优化的、可移植的、自定义的产品级C代码，并根据特定目标配置自动生成嵌入式系统实时应用程序。缩短开发周期，避免人为引入的错误。
4）连续测试和验证
基于模型的设计在整个设计过程中都在不断进行测试和验证，工程师利用测试案例追踪系统级模型和需求，检测设计变更导致的系统输出变化，并快速追踪变更来源，通过测试案例还可以了解模型的功能覆盖度。
对于嵌入式系统，还需要测试其实时性，工程师可以使用硬件在环测试嵌入式代码的实时性。通过测试，收集实时数据，相应修改代码参数。硬件在环检测能确保在开发初期就完成嵌入式软件测试，这样在系统整合时，比传统方法检测得更彻底、更全面，从而及早发现问题，降低解决问题的成本。