面向功能分解的系统设计工具Statemate

Statemate 是目前世界上最强大和最完整的面向功能需求的系统级自动设计软件包，定位于非常复杂的嵌入式系统或实时系统，其宽广的工程应用范围和针对系统层设计的专业技术是其他在系统级设计的工具所无法比拟的。Statemate 在航空航天、车辆工程、铁路等领域内普遍使用。在系统级设计方面，已成为上述行业的事实上的标准。
Statemate 软件运用最先进的行为图形建模方法和原型生成技术，使设计复杂嵌入式系统的工程师在规范阶段就可以对整个系统的行为方式、功能要求、控制方式等进行可视化的调试、验证、发现和纠正规范文档中相应的模糊、冗长、错误的地方，从而避免在产品的物理原形阶段或测试阶段才发现上述问题。
主要特点：
1. 采用基于 "V" 型的设计方法，定位于系统顶层的需求分析和系统分析，设计。
2. 支持UML2.1/SysML1.0语言，图形化的建模开发方式。
3. 运用多种仿真技术包括动画显示、用户控制程序、测试平台、追踪文件记录等技术，进行设计过程中实时的功能和行为验证。
4. 自动生成针对软硬件设计的系统原型的代码语言，如C、Ada、VHDL和Verilog，可实现软硬件部分的联合设计。
5. 可生成针对目标测试设备的快速原型技术，允许系统设计者在接近真实的目标环境下快速验证系统设计正确与否。
6. 用户模板驱动的自动文档生成，详细和规范地描述系统设计的所有细节。
7. 灵活而独特的库机制，允许设计人员获取和重新使用所有特性和功能，可使用“白盒”、“灰盒”、“黑盒”的方式引入元素，可支持不完整设计的仿真。

Statemate建模语言
在最新的Statemate版本中，支持UML2.0/SysML1.0语言，支持系统级的建模和系统设计，并且可对系统的设计进行验证分析。设计者可使用UML2.0/SysML1.0中规定的视图进行设计，例如图2所示的视图，即人机交互面板Panel Diagram，Use Case Diagram， Sequence Diagram，Continuous Diagram，State Diagram和Activity Diagram，从而有效地捕捉系统需求，实现对包括连续和离散行为的混合系统的描述和设计。

以Use Case Diagram捕捉系统的需求
用Sequence Diagram描述子系统的交互作用
用Activity Chart构建系统框架，实现功能分解
用State Diagram对离散事件驱动的算法进行建模
用Continuous Diagram对连续事件驱动的算法进行建模
用Panel Diagram加强交流和沟通
Statemate模型检查和验证技术
Statemate的ModelChecker和ModelCertifier模块是基于最先进的state of the art格式验证技术设计的，允许系统设计者非常方便、容易的去验证其系统模型。通过模型检查技术，确保模型遵守了正确的设计习惯，证明其满足了用户确定的关键特性，如安全性等。使用模型验证技术，可以使模型系统在开发者可定制的各种环境下运行（其中包括期望的环境和不期望的环境），从而可以非常高效的完成在传统测试下十分复杂的测试验证工作。

Statemate的仿真技术
Statemate 模型不仅仅只是一个静态图，它是一个能进行仿真并自动产生代码的正式模型。进行仿真时，仿真器对设计图中处于激活状态行为和功能加亮显示，以此为用户提供反馈。仿真时的一个重要工具是人机交互面板，因为它与设计图相绑定，可以非常直观的显示仿真结果。此外，仿真器环境提供了所有传统的调试装置，如波形、监视器和调试窗口等。这样，你能够分析确定系统运行是否正确，并获得测试数据。这些数据将用于以后系统集成和验收时的测试。
Statemate 仿真器的另一个优点是其仿真不完整设计的能力，允许用户创建模型，使用迭代的自顶向下、自底向上和从中向外的方式对其进行仿真。
Statemate的代码自动生成技术
Statemate的代码生成器能把Statemate中设计的模型自动为软件开发者转换成高质量的C或Ada码，又能为硬件工程师转换成VHDL或Verilog代码。这些代码可以在工作站，PC机或带有硬件的循环测试系统中运行。
Statemate 自动产生的代码实际上就是系统的原型代码，它比传统的手写原型代码的方式快几个量级，并且保证了原型符合设计规范。有了这种代码，即使脱离软件环境，也能为客户演示系统的虚拟原型（用面板的方式表现）。
Statemate原型代码并不是底层的产品级代码，但它可以作为下游的软硬件详细开发的入口文件。
Statemate的文档自动生成技术
Statemate的文档生成器能自动摘录包括图形和文字在内的所有模型数据，然后输出成为标准的或用户自定义的文档，便于整理和归类。该文档生成器支持中文，用户只需自定义中文的文档模板，即可产生中文文档。

Statemate 的嵌入式快速原型技术
在一个复杂系统的设计过程中，工程师们往往要在系统集成期间才会发现系统设计上的错误。为此，工程师往往需要花费大量的时间和金钱来修正错误。Statemate嵌入式快速原型技术能帮助避免这种情况。
Statemate嵌入式快速原型的组成部分：
系统建模-- 创建系统模型后运用仿真器进行分析系统的功能行为正确与否。
代码生成-- 自动生成系统原型代码，即C、Ada、VHDL和Verilog代码。
目标设备-- 这种设备由专门的原型目标设备商，如Dspace等，根据客户需求定制的，但往往包括处理器内存、RTOS（Real-Time Operation System）H/W界面及其驱动。这种设备是用来替代真实的嵌入式设备的。
真实环境-- 这是一个嵌入式系统得以运行的真实的物理环境。如果部分真实环境不存在，就必须用软件中的人机交互面板或Test Benches进行模拟。
如何在目标设备上验证Statemate嵌入式快速原型：
转换到硬件原型目标设备上的第一步，是获得一些具体的设备信息，诸如：Target O/S（目标操作系统），I/O mapping（输入输出映射）等等。 接着，自动从模型中生成代码。 已生成的代码和原型目标设备的信息经过编译，被下载到嵌入式快速原型中。代码和原型目标设备将被放置在一个存在有标准转换器、显示器、电动机等设备的真实环境中。然后对执行过程进行分析，以确保代码的功能和状态的正确性。如果做了一些修改，模型将会被更新并重新进行模拟，重新生成、编译代码，将其下载到原型目标设备中。更新过的模型将被重新执行和分析，直到用户对测试结果满意为止。

Statemate的库机制
Statemate包含一个库机制。它能从设计小组或企业获取和重用所有特性和功能。与大多数库机制不同的是，Statemate能让用户从库中以“白盒”、“灰盒”和“黑盒”的方式引入元素。这使工程师既可以使用原来的元素，只对设计所需的元素进行修改，也可修改此元素后，在库中建立其新版本。这种机制不仅使设计元素可以重用并标准化，也是使多个开发小组共享设计思想的有效方法。这种库机制尤其适合于更新换代较快的产品系列的开发，如汽车等。