土方机械 机器控制系统分层式软件架构 第1部分：通用要求

ICS 53.100 CCS P97 中华人民共和国国家标准 中华人民共和国国家标准 GB/T XXXXXXXXX 土方机械 机器控制系统分层式软件架构 通用要求 Earth-moving machinery Layered software architecture for machine control system General requirements （征求意见稿） 在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。 XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施 GB/T XXXXXXXXX I 目次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 3 5 模块化（分层）设计原则 . 3 6 架构的要求 . 4 附录 A（规范性） 架构的目标和描述 10 附录 B（规范性） 编码命名和注释规范 14 附录 C（资料性） 基于 UML 的应用层模块信息及用法示例 19 附录 D（资料性） 基于 UML 的映射层模块结构、端口及连接器示例 29 附录 E（资料性） 基于 UML 的基础层模块分类 31 附录 F（资料性） 软件架构实现示例 47 参考文献 . 48 GB/T XXXXXXXXX II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国土方机械标准化技术委员会（SAC/TC 334）归口。 本文件起草单位江苏徐工国重实验室科技有限公司，天津工程机械研究院有限公司，。 本部分主要起草人 GB/T XXXXXXXXX 1 土方机械 机器控制系统分层式软件架构 通用要求 1 范围 本文件规定了土方机械机器控制系统分层式软件架构（简称“架构”）的要求，确立了软件架构的 模型，描述了应用层、映射层和基础层组件的构造方式、基本结构以及软件架构的设计流程。 本文件适用于土方机械机器控制系统分层式软件架构的开发和设计。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 28174.22011 统一建模语言（UML） 第2部分上层结构 3 术语和定义 GB/T 84982017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 机器控制系统 machine-control system 系统包含的组件需要满足系统的功能，包含传感器，信号处理单元，监控器，控制和驱动器，或其 中的几个部分。 注 该系统的范围不仅限于电子控制，而是由完整的系统设备相关的功能定义。因此，它一般包括电子，非电子和 连接设备。这可以包括机械的，液压的，光纤的或充气的组件/系统。 [来源GB/T 34353-2017，3.1.2] 3.2 软件模块化 software modularity 按照软硬件分离、功能分离、可移植性等原则将软件划分成若干相对功能独立的基本组成部分，并 设计成可组合、可重用、可更换的相对独立的模块。 3.3 软件架构 software architecture 以模块、模块之间的关系、模块与环境之间的关系为内容的某一系统的基本组织结构，以及指导上 述内容设计与演化的原理。 [来源IEEE 1471-2000，3.5，有修改] 3.4 分层式软件架构 layered software architecture 将软件架构按照功能进行有序的分组，从逻辑上将软件架构划分成多个集合（层），而层间关系的 形成要遵循一定的规则。 注 通过分层，可以限制软件架构不同功能模块间的依赖关系，使其以更松散的方式耦合，从而更易于维护。 GB/T XXXXXXXXX 2 3.5 模块 module a 离散的程序单位。 b 程序中一个能逻辑地分开的具有独立功能的部分。 [来源GB/T 11457-2006，2.977] 3.6 内聚性 cohesion 一个模块内部各成分之间相关联程度的度量。 3.7 耦合性 coupling 模块和模块之前联系的紧密程度。耦合性的强弱依赖于模块间调用、模块间数据传递、模块间控制 信号施加的数量和模块间接口的复杂程度等因素。 3.8 可靠性 reliability 在规定条件下，系统或软件维持所要求的功能不受影响的能力，长时间运行，不会出现缺陷。 3.9 可拓展性 expansibility 系统或软件的修改以增加它的功能，不会影响其他功能实现的能力特性。 3.10 可移植性 portability 系统或部件能从一种硬件或软件环境转换至另外一种环境的特性。 [来源GB/T 11457-2006，2.1149] 3.11 可维护性 maintainability a 软件系统或部件能修改以排除故障、改进性能或其他属性或适应变更了的环境的容易程度。 b 硬件系统或部件能从执行它所要求的功能的状态得到或重新存放回去的容易程度。 [来源GB/T 11457-2006，2.903] 3.12 活动 activity a 一个过程的组成元素； b 为实现某个目的而采取的任一步骤或执行的任一职能，既可是脑力的，也可是体力的。活动包 括经理和技术人员为完成项目和组织的任务而做的全部工作。 [来源GB/T 11457-2006，2.35] 3.13 数据类型 date type 具备一定范围的数值，并具备专门的功能。 3.14 连接表 connections 显示可连接到该模块针脚上的有效数据类型。 3.15 应用层 application layer 实现机器特定作业要求和与硬件无关的控制逻辑程序。 根据模块的通用性分为控制逻辑层和基本功 能层，控制逻辑层由满足客户需求的控制功能模块组成，基本功能层由通用模块组成。 GB/T XXXXXXXXX 3 3.16 映射层 mapping layer 映射层位于应用层和基础层之间， 负责将应用层的请求映射到底层的数据和服务， 以及将底层的响 应映射回应用层。 3.17 基础层 infrastructure layer 基础层是分层式架构的底层，提供支持应用层和映射层的基础设施服务和数据存储。 3.18 组件 component 由单个或多个模块组成，软件系统中具有相对独立功能、可以明确辨识、接口由规范指定、和语境 有明显依赖关系、可独立部署的可组装软件实体。 3.19 接口 interface 确定类、服务或组件的外部可见操作，而不揭示这些操作的内部结构。 3.20 通道 channel 单片机单个通用输入输出功能引脚。 3.21 占空比 duty cycle 占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件 DIO Digital Output，数字输