【ASPICE4.0】实例讲解软件架构设计

上篇文章解析了软件架构设计的理论方面知识《【ASPICE4.0】--SWE.2软件架构设计解析》，可能有些抽象。

本文通过一个实例，来一起看看软件架构设计的主要内容有哪些，要怎么来设计与编写的。

废话不多说，开搞。

1、软件架构设计实例解析

假设系统需求如下：

1) SYSReq_001：ECU需要采集外部设备A输入的电压信息

2) SYSReq_002：当电压持续超过16V时（持续时间1000ms）,判断为过压。

3) SYSReq_003：当发生过压情况时，切断电源；

假设系统架构设计图如下：

假设软件需求如下：

1) SWReq_001：软件间隔10ms，从MCU的哪个PIN脚，进行电压ADC采样；

2) SWReq_002：当电压持续超过16V时（持续时间1000ms）,判断为过压。

3) SWReq_003：当发生过压情况时，通过MCU有哪个PIN脚，切断外部ECU2的电源供电；

本文主要讲解软件架构设计的这些要素：静态架构图、动态行为图、接口、资源等几个部分。下面一个个示例展开描述：

1.1、静态架构图

下面是我对软件静态架构图的理解：

1) 上图即为软件架构静态图，里面深蓝色的框框，即为上篇软件架构设计文档说的“软件组件”。

2) 上图浅蓝色部分，属于软件组件内部的设计，在软件架构设计可以不用展开详细分析，在软件详细设计再展开详细设计即可。

3) 上图红色的箭头为模块间的接口，需要软件架构设计文档中展开详细描述。

4) 上图黑色的箭头为模块内的接口，不需要软件架构设计文档中展开详细描述，在软件详细设计展开即可。

需要给每个组件做好编号，并详细解释每个组件的相关意义。具体可参考下表：

1.2、软件组件

如下表，软件架构设计书需对所有的软件组件展开详细描述。具体参考如下：

关于资源相关的使用评估，最好附上相关说明，比如“沿用”哪个项目，故参考该项目，XX模块占用XX空间。

1.3、组件间接口

如下表，所有组件之间相互的接口都需要罗列出来，不能有遗漏。具体参考如下：

1.4、动态设计图

若由多个组件共同实现某项软件需求，则需编写动态行为图以进行功能的设计说明。具体参考下图：

1.5、RAM/Flash资源消耗分析

针对Code Flash， Data Flash， RAM等存储类资源的分析，可按照静态架构图中的组件来分析，分别列出各组件的资源消耗。

1.6、CPU负载分析 

针对CPU负载，动态设计以及软件所有任务列表，可以协助用支持此部分设计。

这个CPU负载，分为两大部分，一部分是任务的CPU负载，一部分是中断的CPU负载，两部分都要进行统计。

1.7、其他

另外，软件架构中还需要说明相关的软件控制策略，例如：

1）需罗列出所有使用的软件任务，分析每个任务的用途、执行时间，调用周期，等相关信息。

2）需罗列出所有的软件中断，分析每个中断的用途、执行时间，调用周期，等相关信息。

3）需对初始化流程进行分析。

4）需对共享资源进行控制与分析。

5）需对看门狗使用策略进行分析

此部分就先不展开详细描述了，后面有需要再补充吧。

2、总结

本过程域的前3个BP，可以梳理为下图：

软件架构设计文档中，要包含如下内容：

1) 静态图

a) 包含哪些软件组件

b) 这些组件的职责描述，组件是如何实现的（如：自研/购买/开源等）、组件占用资源等。

2) 动态图

a) 软件组件间的交互和行为表现；

b) 体现形式要求采用UML等方式，如上文的UML时序图。

3) 需要对所有组件之间交互的接口展开详细描述；

4) 需要对RAM/Flash等存储性资源进行评估，一般按软件组件来进行评估分析。

5) 需要对CPU负载进行评估，一般需对所有的任务、中断进行分析，通过分析其运行周期，执行时间来分析其占用的CPU负载。

6) 软件架构中还需要说明相关的软件控制策略，例如：所有使用的软件任务，所有的软件中断， 对初始化流程进行分析，对共享资源进行分析、看门狗策略等。

7) 一定要包含设计的结论和设计的理由。

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