驱动框架

驱动框架（精选八篇）

驱动框架 篇1

当今,农业机械的自动控制以及监控越来越多地依赖PC机的参与,驱动程序作为设备与控制软件交换的桥梁,起到了不可忽视的作用。特别是在数字化温室智能监控系统中,基于单片机、PLC和ARM的监控平台被广泛应用,这些控制器最终都需要与PC机结合,完成系统监控功能,这使控制器的驱动成为温室监控系统中重要的一环。WDF (Windows Driver Foundation)是WDM (Windows Driver Model)的继任,在驱动模型、开发平台支持与适用范围都较WDM有巨大提升,被认为是迈向理想驱动模式的关键一步,同时也是新一代Windows驱动的开发平台,即将成为驱动开发平台的主流。

与传统的WDM相比,在驱动模型上,WDF包括两个新的驱动开发框架—Kernel Mode and User Mode driver frameworks,即KMDF and UMDF;在对开发的支持上,不同于WDM的驱动模型只提供开发阶段的支持,WDF影响到包括测试与安装在内的驱动开发的整个生命周期,相应的WDK (Windows Driver Kit)不仅提供了开发工具包(Driver kit),而且提供了测试工具集(Test tools)和安装工具(Installation tools)做为支持。在适用范围上,WDF适用于Windows系列OS,包括Server2008、Vista、Server2003、WinXP以及Win2K。

本文首先介绍了WDF的结构,即KMDF与WDF的继承关系,接着阐述了KMDF中与传统驱动开发模型不同的对象模型,最后介绍了基于KMDF的温室监控设备驱动开发。该驱动已应用于实际的产品,并取得良好效果。

1 WDF结构

WDF主要包括一个模型(Model),两个框架 (frameworks)—KMDF、UMDF,以及验证工具(Verification Tools)。

1.1 对象模型

WDF对象模型覆盖所有部分(用户态和核心态)驱动,提供深入和丰富的功能。例如:以电源封装为对象,使其具有自动的缺省电源管理行为;允许使用不同的编程语言实现,目前主要为C和C++;允许使用静态分析工具验证代码,在UMDF下提供驱动程序隔离。

1.2 两个框架(KMDF和UMDF)

KMDF以前被称为“Windows Driver Framework”,是核心态实现的WDF模型,以WDM之上的库的形式存在,支持Windows 2000及以后的版本,支持PNP (即插即用)、PM (电源管理)、WMI (视窗管理规范)、DMA (直接存储器存取)、请求队列和I/O等WDM驱动模型支持的所有驱动模式。

UMDF在用户态实现的WDF模型,支持PnP、PM与 I/O,但不支持Interrupts(中断)、 DMA和对硬件寄存器的读写等。其最大的特点是符合Windows I/O 模型,可以使用Windows的 APIs,有效地防止驱动崩溃引发的Windows系统崩溃,但仅在XP、Server2003、Vista和Server2008等操作系统上被支持。因此,KMDF多被用在需要DMA、 Interrupt、分配非分页内存、 严格时序要求和对硬件读写的应用中;而UMDF是用来写软件驱动,或者仅需要对PnP和I/O支持的驱动中。

1.3 验证工具

WDF提供了静态验证工具,使得早期发现复杂和难于发现的驱动程序错误成为可能,有助于降低开发时间,提高驱动健壮性。

2 KMDF对象模型

KMDF驱动是基于对象靠事件驱动,并在运行时动态和KMDF框架连接起来。本节析了对象的创建及删除过程、类的层次结构、对象的上下文。

2.1 对象创建与删除

对象创建分3步,即初始化配置、初始化属性与创建实例。创建对象时,KMDF首先分配非分页内存池和上下文区,然后初始化对象属性,最后为回调函数指针赋值。如果对象初始化失败,KMDF将删除对象以及所有创建的子对象。在初始化对象属性和配置时,驱动应先调用对象的初始化函数,再调用对象创建函数。

为确保所有对象在被释放之前引用,KMDF维护对象引用计数。如果驱动显式删除对象,KMDF标记该对象为删除,但并不在物理上删除该对象,直到对象引用的计数为0。而驱动一般不直接取对象引用计数,但有时该计数必须被获取以保证对象指针有效。例如,发送异步请求可能会取引用计数,以避免取消请求时的条件竞争,在对象被删除之前,驱动必须释放该引用。

对象删除从最远的子对象开始,一直到对象本身。单个对象删除步骤如下:

1) 子对象调用EvtCleanupCallback,执行其父对象被删除前必要的清理工作。这些工作包括对显式的释放对象本身和父对象的显式引用。

2)当对象引用计数为0时,调EvtDestroyCallback。

3) 删除分配给对象和上下文区的内存。

2.2 类层次结构

KMDF对象以树型结构来组织,以驱动对象WDFDRIVER为根,包括多个设备对象WDFDEVICE、若干个队列对象WDFQUEUE,如图1所示。

2.3 对象上下文

上下文区是用于保存对象特定数据的区域。与同步Scope和执行级别IRQL等一样,上下文区也是对象属性结构的一部分,驱动创建对象实例的时候把它传给KMDF框架。

ss一个对象可有多个上下文区,类似WDM的Extension,用于存储数据。上下文区被认为是对象的一部分,故对驱动透明。因此对该区进行操作时,驱动只能使用存取函数来获得该区的指针,KMDF提供宏来创建该存取函数。

驱动分多个步骤定义和初始化上下文区。首先,定义上下文的结构;其次,声明上下文的类型,指出上下文的类型就是该结构类型,并创建存取函数名;最后,驱动把上下文和对象实例关联起来。在实际中,上下文区的大小和类型是在驱动创建对象时指定的,KMDF创建该对象的时候,分配该区的内存,并初始化,当KMDF删除该对象的时候,上下文区被KMDF删除和释放。

3 控制驱动实现

本文实现的是数字化温室智能监控系统中集中控制器的驱动程序。温室控制系统原理如图2所示。其集中控制器为USB接口,提供1个接口和3个端点,控制原理如图3所示。

数字化温室智能监控系统监控软件采用串口与设备通信。因此,该设备驱动要求在Windows操作系统中显示为串口设备。

为了将集中控制器设备虚拟为一个可以被正确识别的串口,KMDF模式驱动程序完成以下4项工作:一是将设备加载为串口类设备;二是建立符号连接;三是在DEVICEMAP中注册适当的键值;四是正确响应串口枚举信息。

将USB设备按照串口方式数据传输,KMDF模式驱动程序完成以下3点工作:

1) IRP队列的管理。由于串口是双工设备,并且I/O请求可以异步完成,因此需要对IRP进行管理。其思路是:当收到IRP时,首先判断其是否能马上被完成,如果可以则完成,否则放入相应IRP队列尾;当设备空闲时,判断相应的IRP队列是否为空,如果不为空,则取出IRP并完成。需要管理的IRP队列包括Read、Write、Mask和Purge,每个队列需要有相应的处理过程。

2) 正确响应控制命令。正确完成串口用到的39个控制命令,以提供与真实串口相同的接口。

3) 缓存管理。因为USB设备读写方式和串口设备读写方式不同(控制器采用数据传输,采用块传输方式),所以需要利用缓存在二者之间转换。

4 结论

本文介绍了Windows新一代驱动开发模型的结构,着重分析了KMDF对象模型,在此基础上实现了数字化温室智能监控系统中集中控制器驱动,并取得良好的效果。实践证明,KMDF框架在农业设备的驱动方面有广泛的应用价值。

摘要：驱动程序是农业机械接入计算机进行自动化控制与检测的第一步。为此,介绍了新一代Windows驱动开发框架的结构,描述了其中内核模式驱动(KMDF)的对象模型,并基于该框架实现了温室监控设备的控制驱动。实践证明,该框架作为Windows新一代驱动开发模型,在工业控制领域具有良好的应用价值。

关键词：内核模式驱动框架,驱动程序,温室监控,WDF

参考文献

[1]Microsoft.Architecture of the kernel-mode driverframework[EB/0L].(2006-09-01).http://www.mi crosoft.com.

[2]Microsoft.Sample drivers for the kernel mode driver frame-work[EB/0L].(2006-03-01).http://www.microsoft.com.

[3]郭艳,苗克坚.Windows2000下WDM驱动程序的研究与开发[J].计算机工程,2006(32):266-268.

[4]Chris Cant.Writing windows WDM device drivers[M].A-merica:R&D/Miller Freeman Inc,2000.

驱动框架 篇2

2016任务驱动型作文思路与行文框架 2016任务驱动型作文思路与行文框架X 任务驱动型作文思路拓展通用模式之开头部分（约占25%)1．用简洁的语言转述试题材料。

2．选好角度，对所引材料做简单分析，或提出观点，或提出下文要探讨的问题（论题）。常见的写法：

①选好角度，对所引材料做简单分析，再提出自己的观点。（类似新材料作文）

②选好角度，对试题材料做简单分析，并对关键概念作必要阐释后再提出观点。（类似新材料作文）

③选好角度，对试题材料做简单分析，并对关键概念作必要阐释，但没有马上提出观点，只是为下文的深入分析作了分析说理范围上的界定，以便下文的分析说理更有针对性。④选好角度，对试题材料做简单分析，但没有马上提出观点，只是为下文提出要探讨的问题。

任务驱动型作文思路拓展通用模式之主体部分（约占65％）

紧扣上文所提出的观点或问题进行多方位多层面的分析，就事论事，一以贯之，体现纵深思维，追求透彻说理。要求具有一到两次拓展，两到三个层次，层次之间的关系不限。1．分析说理的目的：

①明析原因（根源、本质），②辨是非，③直指利害。2．分析说理的方式：

①综合运用因果分析、对比分析、假设分析、类比分析和辩证分析等分析方法对选定的事件或人物的行为进行多方位多层面的分析。

②有时，为了使分析更深入透彻，或者为了使文章的内容更充实厚重，也可以适当联系现实或历史，引述相关的典型事例或名言警句（经典论述）。

3．分析说理的原则：注重文明交流，包容并尊重他人权利，反对打压不同意见；要通过自己的自由思想和独立判断来支撑文章的看法和观点，还要避免自说自话。结尾部分（约占10%)再次回到试题材料与自己的观点，总结全文，升华主旨；或寻找对策（措施、办法）、倡议劝勉、呼吁号召。任务驱 动型作文思路拓展的“正反面材料”模式 正面材料模式：

①用简洁的语言引述试题所给材料。（略写）②对所述材料进行简要分析，并表达自己的看法。（略写）③从多个角度分析材料，可适当联系社会中的类似现象，剖析某种做法的合理性，阐明其意义。（主体部分，详写）④倡议劝勉、呼吁号召，总结全文。（略写）反面材料模式：

①用简洁的语言引述试题所给材料。（略写）

②对所述材料进行简要分析，并表达自己的看法。（略写）

③从多个角度分析材料，可适当联系社会中的类似现象，剖析某种做法之错误、危害，并挖掘现象背后的根源（原因）。（主体部分，详写）

④从多个层面提出若干解决问题的“合理化建议”，总结全文。（较详）

任务驱动型作文思路拓展的“争议性材料”模式 ①用简洁的语言引述试题所给材料。（略写）

②对所述材料进行简要（一分为二）地分析作为过渡。（略写）

③选择一个角度分析解读，表达自己的看法，可赞成，可反对，也可辩证看待。（较详）

④（赞成）适当联系社会中的类似现象，剖析某种做法的合理性，阐明其意义（主体部分，详写）； ⑤倡议劝勉、呼吁号召，总结全文。（略写）

⑥（反对）适当联系社会中的类似现象，剖析某种做法之错误（危害），挖掘产生的根源（主体部分，详写）；从多个层面提出若干解决问题的“合理化建议”，总结全文。（较详）

⑦辩证）适当联系社会中的类似现象，对某种做法作一分为二的辩证分析，辨明是非，阐述利害。就不足不当之处提出建设性的改善意见，并适当展望其良好效果，总结全文。（详写）

任务驱动型作文思路模型（任务驱动型作文写作模板）

总体框架：引、议、联、结（提出问题——分析问题——解决问题）

中间主体：议（分析问题），讲清楚赞成或反对的理由（好处/危害）；兼谈对立面

思维方式（即是“论证角度和方法”）：因果分析、假设分析、结果分析、背景分析、辩证思维、比较分析、让步思维（注意思考感受在例文中如何体现和表达！！）

材料构成：以原材料为主，就事论事；但可以在其前后通过类比，★★联系相似、相关的名言、名人、名事、现实事件、生活（社会）中某种现象。★★

论证分析角度：人与自身，人与他人，人与社会（国家），人与自然，人与传统历史等 论证分析具体内容指向（供参考）：

1、社会主义核心价值观。富强、民主、文明、和谐是国家层面的价值目标，自由、平等、公正、法治是社会层面的价值取向，爱国、敬业、诚信、友善是公民层面的价值准则。

2、依法治国理念(法律规则)。如：网络随意发帖；恶意占用公用电话；旅游不守法规；不孝不尊敬长辈；恶作剧导致违法；不准守交通规则；考试作弊，参与欺诈活动等。

3、中国传统文化。忠孝仁义礼智信等，强调人的道德修养、价值观或人生观。

4、创新能力。可以通过对创新与传统的思辨、热爱科学、勇

于探究、追求真理、积极实践，关注科学与社会的关系等设题。如：“勇于创新”“善于创新”“创新与传统”“山寨与创新”等？

5、人性主题：即是反映与人的精神活动或行为有关的感情或思想。（在一定的社会制度和一定的历史条件下形成的人的本性。人所具有的正常的感情和理性）

比如：爱、坚强、执著、追求、宽容、包容、诚信、真诚、善良、友善、团结、高洁、帮助、自由、平淡、美、简单、尊重、伟大、深刻、平和、理智等

一、“争议型”作文材料，如全国卷1“女儿举报父亲高速接打电话”（材料 争议评价 任务 要求）

1、★“争议型”作文材料思路模型 1 ——例文1——资料一“抢红包”范文1 思路结构———

1、第一步：引

——概括现象（事件）、提出争议点，表明自己的判断（肯否或辩证对待，如“该争才争，争应有度”），并确定观点。

2、第二步（主体部分）：议（从不同角度从权衡利弊、优劣、好处、危害等）（1）、个人角度：

理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（结果分析法 因果分析法）（2）他人角度：

理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（结果分析法 假设分析法）

（3）自然、国家、社会（传统文化、历史、制度、法制或其它）等角度： 理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（背景分析法 结果分析法）

3、辨析思考（权衡比较另一种观点或对立面）

4、提出措施、期望、号召等

例文二 【2016 成都二诊】阅读下面的材料，根据要求写一篇不少于 800 字的文章。

2015 年 5 月 1 曰，《北京市轨道交通运营安全条例》正式实施。自此，视力残障者可携带导盲犬进站

乘车。大部分人对导盲犬乘车表示理解，但也有人表示担忧，比如车厢内有小孩，见狗就哭怎么办？车厢 环境密闭，导致过敏人群感染怎么办？

对此，你有何看法？请综合材料内容及含意作文，体现你的思考、权衡与判断。要求：选好角度，确

定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭。思路提纲：（本例是肯定型，谈好处）题目

助残障，你我同行（周琦琳）

《北京市轨道交通安全条例》的实施，引发了人们对视力残障者携带导盲犬进站乘车的议论。开头

虽然有各色各样的不同见解，但我更愿意对这一条例表示理解：强烈支持视力残障者可携带 导盲犬进站乘车。论点

我更愿意对这一条例表示理解：强烈支持视力残障者可携带导盲犬进站乘车。角度 提纲 素材

杨幂在《我是证人》，对盲人而言

想要自立的人，我们没有理由不帮他一把。史铁生、刘伟、海 伦·凯勒 对大众而言

伸出一只手，奉献一点关怀，我们可以为残障者 韦唯《爱的奉献》 提纲

送去一片蓝天。对方案而言

每一条方案都有可优化之处。（辩证看待）导盲犬与宠物狗，西 方对待残疾人的方式 结尾 本着助残障的原则，北京市推行了这一条例，社会呼吁关怀，时代呼吁爱，必将有越来越多 的人理解这份条例，助残障，传递爱，你我同行。（指导教师：曾良策）

2、★“争议型”作文材料思路模型 2 范文见 资料一“抢红包”范文3

1、现象——观点本质

2、论危害（分析角度、段落结构、论证思维及方法与模型1相同）：

原因一（个人人生）——本质 原因二（社会现实）——本质

原因三（传统、历史、文化、制度或其它）——本质

3、联现实，挖根源（析本质）

4、提办法（不足或危害在哪个角度方法就从哪个角度提出）

5、作结论（期望、号召）

二、“优选型”作文材料，如全国卷2“当代风采人物评选”，成都三诊“争第一”

提示：作文材料给出的是两个以上的不同，甚至对立的对象、观点等，让你权衡比较、做出判断选择

1、★“优选型”作文材料思路模型 1 ——适合材料是对立的观点

范文——参见《任务驱动型作文如何写》资料3《该争才争，争应有度》

思路结构——（先驳后立——同鲁迅《拿来主义》）

1、引——概括现象（事件）、摆出优选的几方，表明自己的选择，并确定观点。

2、驳——（1）提出要“驳”的观点（自己选择的对立面），这是驱动任务

（2）让步承认对方的优势——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

（3）指出其不合理性（危害）——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：（4）联系现实，分析原因——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

3、立——（1）表明自己的选择，明确观点，这是驱动任务

（2））指出其优势（好处）（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

4、回扣材料，作结论（期望、号召，展望美好图景）

2、★“优选型”作文材料思路模型 2 ——适合几个不同对象，进行比较权衡的材料 思路结构——

1.起——选定任务，表明态度，开启全文。

2.转——转向肯定其他两个，扣准题意，阐释理由（结果分析）。

3.转——再转，回到肯定更具风采的那个，阐释理由（原因分析、背景分析）

4.承（阐释理由）（每一段的分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

证明最具风采原因1——分析材料（比较分析、假设分析）证明最具风采2——分析材料（例证法、因果分析、结果分析）……

5、合——重申论点，结束全文。潜心于学术，造福于未来

【第1段】人生之路，以其多样和繁盛充实着我们的生活，亦用其复杂和差异考验着我们的选择。不同的人生之路决定不同的人生价值，我尤为欣赏大李,认为他的人生最具风采。【起——选定任务，表明看法，肯定大李最具风采。】

【第2段】不可否认，爱岗敬业，勤于奉献，变普通技艺为完美艺术的老王有他的风采，他让我们看到，平凡如你我的小人物，也可以通过潜心所热爱事业的创造，为人生延展与增添价值;酷爱摄影，跋山涉水的小刘凭借对山水的热爱和对艺术的执着，将青山悠悠，流水深深的美景定格于镜头瞬间，带给人们以美的感受。这样的人生，同样具有风采。【转——先肯定其他两位的风采。以退为进，扣住题干中的“风采人物”阐述。】

【第3段】但是，我还是认为大李最具风采。在他的身上，体现的是“板凳做得十年冷”的对学术的纯粹钻研;是“吾志所向，一往无前”的对创新的极致追求;是“老骥伏枥，志在千里”的对生命价值的充分自信与尊重。在人心浮躁的当下，人们往往为了一纸文凭，一个空名争得头破血流，而像大李这样葆有纯净与积极的人格就显得尤为珍贵。

【转——再转，回到最具风采的那个。运用因果分析中的“原因分析”与“背景分析”，紧扣材料中“当代”一词，分析大李“最具风采”的理由，阐述自己看法。——权衡比较】

【第4段】我们的社会，需要“老王”们用精妙的技艺增添精致，需要“小刘”们用精湛的艺术增加精彩。但若没有了“大李”们对学术的潜心研究，我们就很可能被禁锢在当代截面上，难以博古通今，继往开来。我们的国家，亦可能失去创新带来的无限发展动力与潜力。大李依靠笃学敏思，矢志创新的精神继承前辈的学问，寻得生命科学的奥秘，无愧于先人，造福于后世，这样的人，又怎能不具风采?

【承——比较分析与假设分析、因果分析、结果分析——利弊、好坏、优劣），紧扣材料“学术”一词，联系现实各方面论证大李的最具风采。】 【第5段】

宋儒张载“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平”的历史责任感与文化性格在大李的身上得到了传承;袁隆平以及“两弹一星”研制专家们的科学精神亦在大李身上得到彰显。大李用努力与拼搏，用理想与信念，用坚守与坚持，用热爱与热情走出了一条极具价值的科研人生之路。这样的人，自然熠熠闪光;这样的人生，注定风采无限!

【承——从历史层面，紧扣“科学”一词，运用引证法、例证法和因果分析，进一步证明大李的最具风采。但是，前两种论证法只是一句带过，绝不喧宾夺主，还是回到大李身上，旨在证明社会现实里需要这种精神，这种精神与历史接轨】

【第6段】从时间的长河来看，每个人的存在不过是极短暂的一瞬;以宇宙为疆，光明也不过是局促的一隅。但是，人之为人的伟大，就在于我们可以依靠无限的创造与热爱，探索生命的奥秘与科学的精彩，超越时间与生命的界限，为后世留下无限的财富。大李潜心学术，他的人生极具风采!【承——紧扣“贡献”一词，运用因果分析，从人的存在价值层面，再次论证大李的最具风采】

【第7段】 我愿如大李，潜心于学术，造福于未来!【合——重申论点，结束全文。】

三、★“事实现象型”作文材料思路模型

作文题示例：2015年11月9日云南网配发一则图片新闻：孙子要手机，奶奶背着竹筐替孩子付钱。年迈的奶奶弯腰背着竹筐，看上去很吃力，而正值年少的孩子却两手空空，只顾前面带路，连搀扶奶奶的意思都没有。

要求：①自选角度，自拟标题，文体不限；②不要脱离材料内容及含意的范围；③不少于800字；④不得套作，不得抄袭。

审题解析——（它依然是任务作文！！看起来和以前的叙事材料一样，但现在绝对不能找出一个话题，然后抛开材料举一大堆古今材料，天马行空地阐释证明一番，必须就事论事，适度拓展）：

1、梳理材料，找出评价的对象或角度，揭示本质，表明看法（可以谈从孩子的角度谈“孝”，也可以从奶奶角度谈“溺爱；正确的教育方式”等）

2、围绕主题进行评价说理（必须就事论事）思路结构——与“争议型”作文材料思路模型 1、2相同，因为材料虽然没有对立评价，但事实上已需要你做出肯定或否定的判断——我们表明肯否，揭示本质（如“孝”“溺爱”）明确观点，然后围绕观点论述理由、讲清楚利弊优劣即可，所以与“争议型”作文材料的思路模型相同。（任务驱动型作文写作模板）

总体框架：引、议、联、结（提出问题——分析问题——解决问题）

中间主体：议（分析问题），讲清楚赞成或反对的理由（好处/危害）；兼谈对立面

思维方式（即是“论证角度和方法”）：因果分析、假设分析、结果分析、背景分析、辩证思维、比较分析、让步思维（注意思考感受在例文中如何体现和表达！！）

材料构成：以原材料为主，就事论事；但可以在其前后通过类比，★★联系相似、相关的名言、名人、名事、现实事件、生活（社会）中某种现象。★★

论证分析角度：人与自身，人与他人，人与社会（国家），人与自然，人与传统历史等 论证分析具体内容指向（供参考）：

1、社会主义核心价值观。富强、民主、文明、和谐是国家层面的价值目标，自由、平等、公正、法治是社会层面的价值取向，爱国、敬业、诚信、友善是公民层面的价值准则。

2、依法治国理念(法律规则)。如：网络随意发帖；恶意占用公用电话；旅游不守法规；不孝不尊敬长辈；恶作剧导致违法；不准守交通规则；考试作弊，参与欺诈活动等。

3、中国传统文化。忠孝仁义礼智信等，强调人的道德修养、价值观或人生观。

4、创新能力。可以通过对创新与传统的思辨、热爱科学、勇

于探究、追求真理、积极实践，关注科学与社会的关系等设题。如：“勇于创新”“善于创新”“创新与传统”“山寨与创新”等？

5、人性主题：即是反映与人的精神活动或行为有关的感情或思想。（在一定的社会制度和一定的历史条件下形成的人的本性。人所具有的正常的感情和理性）

比如：爱、坚强、执著、追求、宽容、包容、诚信、真诚、善良、友善、团结、高洁、帮助、自由、平淡、美、简单、尊重、伟大、深刻、平和、理智等

一、“争议型”作文材料，如全国卷1“女儿举报父亲高速接打电话”（材料 争议评价 任务 要求）

1、★“争议型”作文材料思路模型 1 ——例文1——资料一“抢红包”范文1 思路结构———

1、第一步：引

——概括现象（事件）、提出争议点，表明自己的判断（肯否或辩证对待，如“该争才争，争应有度”），并确定观点。

2、第二步（主体部分）：议（从不同角度从权衡利弊、优劣、好处、危害等）（1）、个人角度：

理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（结果分析法 因果分析法）（2）他人角度：

理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（结果分析法 假设分析法）

（3）自然、国家、社会（传统文化、历史、制度、法制或其它）等角度：

理由——阐释句——相关名言、名人、名事、现象分析——分析原材料（背景分析法 结果分析法）

3、辨析思考（权衡比较另一种观点或对立面）

4、提出措施、期望、号召等

例文二 【2016 成都二诊】阅读下面的材料，根据要求写一篇不少于 800 字的文章。

2015 年 5 月 1 曰，《北京市轨道交通运营安全条例》正式实施。自此，视力残障者可携带导盲犬进站

乘车。大部分人对导盲犬乘车表示理解，但也有人表示担忧，比如车厢内有小孩，见狗就哭怎么办？车厢 环境密闭，导致过敏人群感染怎么办？

对此，你有何看法？请综合材料内容及含意作文，体现你的思考、权衡与判断。要求：选好角度，确

定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭。思路提纲：（本例是肯定型，谈好处）题目

助残障，你我同行（周琦琳）

《北京市轨道交通安全条例》的实施，引发了人们对视力残障者携带导盲犬进站乘车的议论。开头

虽然有各色各样的不同见解，但我更愿意对这一条例表示理解：强烈支持视力残障者可携带 导盲犬进站乘车。论点

我更愿意对这一条例表示理解：强烈支持视力残障者可携带导盲犬进站乘车。角度 提纲 素材

杨幂在《我是证人》，对盲人而言

想要自立的人，我们没有理由不帮他一把。史铁生、刘伟、海 伦·凯勒 对大众而言

伸出一只手，奉献一点关怀，我们可以为残障者 韦唯《爱的奉献》 提纲

送去一片蓝天。对方案而言

每一条方案都有可优化之处。（辩证看待）导盲犬与宠物狗，西 方对待残疾人的方式 结尾

本着助残障的原则，北京市推行了这一条例，社会呼吁关怀，时代呼吁爱，必将有越来越多 的人理解这份条例，助残障，传递爱，你我同行。（指导教师：曾良策）

2、★“争议型”作文材料思路模型 2 范文见 资料一“抢红包”范文3

1、现象——观点本质

2、论危害（分析角度、段落结构、论证思维及方法与模型1相同）：

原因一（个人人生）——本质 原因二（社会现实）——本质

原因三（传统、历史、文化、制度或其它）——本质

3、联现实，挖根源（析本质）

4、提办法（不足或危害在哪个角度方法就从哪个角度提出）

5、作结论（期望、号召）

二、“优选型”作文材料，如全国卷2“当代风采人物评选”，成都三诊“争第一”

提示：作文材料给出的是两个以上的不同，甚至对立的对象、观点等，让你权衡比较、做出判断选择

1、★“优选型”作文材料思路模型 1 ——适合材料是对立的观点

范文——参见《任务驱动型作文如何写》资料3《该争才争，争应有度》

思路结构——（先驳后立——同鲁迅《拿来主义》）

1、引——概括现象（事件）、摆出优选的几方，表明自己的选择，并确定观点。

2、驳——（1）提出要“驳”的观点（自己选择的对立面），这是驱动任务

（2）让步承认对方的优势——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

（3）指出其不合理性（危害）——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：（4）联系现实，分析原因——（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

3、立——（1）表明自己的选择，明确观点，这是驱动任务

（2））指出其优势（好处）（分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

4、回扣材料，作结论（期望、号召，展望美好图景）

2、★“优选型”作文材料思路模型 2 ——适合几个不同对象，进行比较权衡的材料 思路结构——

1.起——选定任务，表明态度，开启全文。

2.转——转向肯定其他两个，扣准题意，阐释理由（结果分析）。

3.转——再转，回到肯定更具风采的那个，阐释理由（原因分析、背景分析）4.承（阐释理由）（每一段的分析角度、段落结构、论证思维及方法与“争议型”模型1主体部分相同）：

证明最具风采原因1——分析材料（比较分析、假设分析）证明最具风采2——分析材料（例证法、因果分析、结果分析）……

5、合——重申论点，结束全文。潜心于学术，造福于未来

【第1段】人生之路，以其多样和繁盛充实着我们的生活，亦用其复杂和差异考验着我们的选择。不同的人生之路决定不同的人生价值，我尤为欣赏大李,认为他的人生最具风采。【起——选定任务，表明看法，肯定大李最具风采。】

【第2段】不可否认，爱岗敬业，勤于奉献，变普通技艺为完美艺术的老王有他的风采，他让我们看到，平凡如你我的小人物，也可以通过潜心所热爱事业的创造，为人生延展与增添价值;酷爱摄影，跋山涉水的小刘凭借对山水的热爱和对艺术的执着，将青山悠悠，流水深深的美景定格于镜头瞬间，带给人们以美的感受。这样的人生，同样具有风采。【转——先肯定其他两位的风采。以退为进，扣住题干中的“风采人物”阐述。】

【第3段】但是，我还是认为大李最具风采。在他的身上，体现的是“板凳做得十年冷”的对学术的纯粹钻研;是“吾志所向，一往无前”的对创新的极致追求;是“老骥伏枥，志在千里”的对生命价值的充分自信与尊重。在人心浮躁的当下，人们往往为了一纸文凭，一个空名争得头破血流，而像大李这样葆有纯净与积极的人格就显得尤为珍贵。

【转——再转，回到最具风采的那个。运用因果分析中的“原因分析”与“背景分析”，紧扣材料中“当代”一词，分析大李“最具风采”的理由，阐述自己看法。——权衡比较】

【第4段】我们的社会，需要“老王”们用精妙的技艺增添精致，需要“小刘”们用精湛的艺术增加精彩。但若没有了“大李”们对学术的潜心研究，我们就很可能被禁锢在当代截面上，难以博古通今，继往开来。我们的国家，亦可能失去创新带来的无限发展动力与潜力。大李依靠笃学敏思，矢志创新的精神继承前辈的学问，寻得生命科学的奥秘，无愧于先人，造福于后世，这样的人，又怎能不具风采?

【承——比较分析与假设分析、因果分析、结果分析——利弊、好坏、优劣），紧扣材料“学术”一词，联系现实各方面论证大李的最具风采。】 【第5段】

宋儒张载“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平”的历史责任感与文化性格在大李的身上得到了传承;袁隆平以及“两弹一星”研制专家们的科学精神亦在大李身上得到彰显。大李用努力与拼搏，用理想与信念，用坚守与坚持，用热爱与热情走出了一条极具价值的科研人生之路。这样的人，自然熠熠闪光;这样的人生，注定风采无限!

【承——从历史层面，紧扣“科学”一词，运用引证法、例证法和因果分析，进一步证明大李的最具风采。但是，前两种论证法只是一句带过，绝不喧宾夺主，还是回到大李身上，旨在证明社会现实里需要这种精神，这种精神与历史接轨】

【第6段】从时间的长河来看，每个人的存在不过是极短暂的一瞬;以宇宙为疆，光明也不过是局促的一隅。但是，人之为人的伟大，就在于我们可以依靠无限的创造与热爱，探索生命的奥秘与科学的精彩，超越时间与生命的界限，为后世留下无限的财富。大李潜心学术，他的人生极具风采!【承——紧扣“贡献”一词，运用因果分析，从人的存在价值层面，再次论证大李的最具风采】

【第7段】 我愿如大李，潜心于学术，造福于未来!【合——重申论点，结束全文。】

三、★“事实现象型”作文材料思路模型

作文题示例：2015年11月9日云南网配发一则图片新闻：孙子要手机，奶奶背着竹筐替孩子付钱。年迈的奶奶弯腰背着竹筐，看上去很吃力，而正值年少的孩子却两手空空，只顾前面带路，连搀扶奶奶的意思都没有。

要求：①自选角度，自拟标题，文体不限；②不要脱离材料内容及含意的范围；③不少于800字；④不得套作，不得抄袭。

审题解析——（它依然是任务作文！！看起来和以前的叙事材料一样，但现在绝对不能找出一个话题，然后抛开材料举一大堆古今材料，天马行空地阐释证明一番，必须就事论事，适度拓展）：

1、梳理材料，找出评价的对象或角度，揭示本质，表明看法（可以谈从孩子的角度谈“孝”，也可以从奶奶角度谈“溺爱；正确的教育方式”等）

驱动框架 篇3

车身框架结构是由形状复杂的薄板件通过焊接、螺栓连接等方式连接在一起形成复杂的空间结构, 梁特性、梁空间位置以及车身接头特性决定着车身结构的静动态性能, 而梁截面的属性主要由截面形状和厚度两个因素决定。传统的车身开发中关键梁截面形状的设计往往是根据设计经验及试验分析逐步修改形状, 达到可行的形状结构。以上的设计方法可理解为寻找可行解的过程, 可能并不是截面形状结构的最优解, 而且该设计方法容易导致设计开发前期出现缺陷而后期修改空间不足的情况, 大大影响产品开发周期和成本。车身全参数正向设计作为未来车身开发的趋势, 是基于多目标性能在车身前期确定参数化模型最优结构的全新设计方法。

在车身正向开发过程中, 研究人员将截面形状特性作为车身结构优化的变量之一, 进行截面形状级别的轻量化研究。其中, 邢子敬等[1]利用NX建立全参数化的概念车身模型, 通过改变梁截面的方向和厚度来研究截面特性对车身刚度的影响;任山[2]截取现有车型的白车身主断面图并计算相关主断面的力学特性数据, 通过简化模型静态性能的验证探讨该方法的可行性;李龙[3基于梁截面参数的灵敏度, 运用向量优化法对某些截面的截面特征参数进行优化, 从而实现车身的轻量化。

2 车身关键截面设计方法研究

车身形状结构和关键截面形状是车身框架几何结构设计的两大主要内容, 由于截面的形状受车身形状结构的约束, 因此在车身形状结构优化设计后才进行关键截面形状的设计。车身关键截面的正向开发设计主要运用隐式参数化建模技术以及自动优化循环平台, 在可行域内搜索最优解。本文以门槛梁截面设计为例, 根据截面的尺寸约束确定截面的边界条件, 运用离散可行域的方法进行截面控制点的划分, 再根据截面形状约束进行控制点之间的约束。以截面关键特性为约束条件, 根据特定的性能评价进行门槛梁截面的最优形状结构设计。

3 车身关键截面约束条件

截面的约束条件包括形状约束条件和几何约束条件, 前者是关于制造可行性的约束, 后者则是关于总布置、车身造型及车身内部空间的约束。截面的约束条件决定了设计变量、取值范围及变量之间的约束。

3.1 形状约束条件

车身的薄壁件大多数通过钣金冲压而成, 通过焊接、螺栓连接构造成封闭截面的梁部件, 因此在进行车身关键截面开发时要满足一定的制造工艺约束, 并确认是否具有可行性。对于定向冲压的板件, 设计中不能出现缺拔模角及负冲压角的情况, 由两件以上板件组成的梁截面不能出现板件相交的情况[4]。

3.2 尺寸约束条件

截面的尺寸约束决定了不可变化的形状节点及部分可变控制点的取值边界, 主要受车身布置、造型要求以及车身内部空间所影响。以某车型门槛梁截面[4]为例, 门框边界和最下离地间隙约束决定了门槛梁截面上下翻边的节点属于形状固定点;地板与门槛连接的地方是截面的内部空间约束, 确定了内板与地板连接处的节点属于形状固定点;门密封面和侧门包边确定了外板与侧门位置相互影响的节点属于形状固定点;车身外造型设计制约门槛梁外板的外廓形状, 使其成为形状固定点;而内部空间约束和外部造型约束使得非形状固定点具有取值范围的边界, 内板的可控制点y值要小于内部空间固定点的y值, 外板的可控制点y值不能小于外部造型固定点的y值[4]。门槛梁截面的尺寸约束见图1。

4 性能驱动截面形状正向设计

截面形状影响梁部件的结构性能, 而梁作为车身框架的关键部件, 对车身整体性能有着决定性的影响。性能驱动截面形状的正向设计就是基于梁部件的关键性能对截面形状进行优化设计, 在截面约束条件下的可行域内寻找各控制点的最佳坐标位置。

4.1 截面离散化

根据截面尺寸约束条件确定的截面可行域是截面节点可能存在的空间位置, 而截面形状约束制约着不同节点之间的位置关系。为了保证满足形状约束的要求, 提出离散截面可行域的方法。在截面局部坐标下, 将可行域沿z方向平行于y轴划分M个区域, 这些平行线与截面的外板、中间板、内板相交, 分别形成 (M-1) 个节点, 为了便于截面优化设计, 选取平行线通过截面上由于尺寸约束而固定的边界点, 相邻线之间的距离尽量相等, 以使节点均匀分布于板上。划分的区域细化则使优化截面形状结果更接近最优结构值, 但运算量较大, 且对于钣金件的生产加工增加一定难度;而划分的区域较少则会造成截面形状与最优结果相差较大。因此, 要根据实际截面可行域的大小适当地选择划分的区域数量。

现将简化后的门槛梁截面区域离散化划分为7个区域, 见图2。每个板件上除去翻边上的点均有6个节点, 其中截面尺寸约束条件使点A、B、C、D、E和F为截面形状固定点, 因此该截面的形状由12个控制点决定。截面可行域内的离散方法避免了截面形状约束条件中钣金件出现无拔模角和负冲压角的情况。

4.2 截面形状约束的参数化

以车身框架形状优化设计得到的隐式参数化模型为基础, 对门槛梁截面的控制点进行变量取值范围的录制, 变量录制的过程采取归一化方法。门槛截面控制点作为变量的录制过程见图3, 控制点从初始“0”位置沿y方向移动达到某一位置作为“1”状态。为了确保组成截面的板件不相交, 因此要定义区域离散线上点之间的约束关系。引入中间变量并推导其取值范围, 保证在寻优过程中各变量组合满足形状约束条件。

4.3 模型描述与优化设计问题定义

以中间板件6个控制点的y方向上的归一化坐标值、3个中间板件与内板的中间约束因子I、3个中间板件与外板的中间约束因子O、三块板件各自的厚度T为优化变量, 本截面形状优化过程的约束条件为不低于车身框架形状优化设计后模型的性能指标, 选取一阶扭转模态频率、弯曲刚度、扭转刚度。在可行域内优化截面形状结构, 实现轻量化的目标。其优化的数学模型为:

式中, T1为外板厚度;T2为中间板厚度;T3为内板厚度;M为框架模型形状优化的一阶扭转模态频率;S1为框架模型形状优化的弯曲刚度;S2为框架模型形状优化的扭转刚度。

4.3 设计优化过程的集成

该截面形状优化设计通过在软件i SIGHT中搭建基于静态性能的优化集成系统平台, 后台自动调用隐式参数化建模软件SFE CONCEPT、数据处理软件Matlab及求解器NASTRAN, 提取性能参数储存于数据库中。

a.SFE CONCEPT的调用。选用写入接口文件的外部优化工具i SIGHT, 在优化模块中导出mac和con文件, mac宏文件储存录制的变量并作为SFE CONCEPT与优化工具i SIGHT之间的枢纽, 而con文件作为脚本文件将启动几何模型的更新、网格化模型的划分, 并导出分析模型。

b.求解器的调用。本优化过程中主要调用NASTRAN求解器, 编写外部有限元dat文件, 外部dat文件主要包含文件的集成、工况、输出的设置。通过平台中的simcode组件进行求解器的集成。

c.数据处理器的调用。为了保证截面形状的约束条件引入了中间变量, 以命名为“MAC”的simcode组件集成Matlab, 调用变量转换的m文件。

在此优化集成平台上进行最优拉丁超立方的DOE试验分析, 获取系列样本数据, 作为近似模型建立的依据[5]。分别建立质量、一阶扭转模态频率、弯曲刚度、扭转刚度这四个响应与15个变量之间的响应函数。采用模拟退火算法[6]基于近似模型进行可行域内的全局寻优, 得到优化结果。

4.4 优化结果

通过自动寻优得到截面控制点位置与板厚的最佳组合, 初始状态与优化后的截面形状对比如见图4, 其中, 外板的厚度为0.8 mm, 中间板厚度为2.2 mm, 内板厚度为2.0 mm。优化前后门槛梁的性能对比见表1, 可看出在一阶扭转模态频率、弯曲刚度、扭转刚度这三个性能不降低的前提下, 实现了门槛梁质量减轻7.8%的轻量化目标。

5 结束语

在车身框架形状结构优化后的模型基础上, 对车身关键截面设计可行域采用离散化的方法, 将截面形状的设计转化为截面控制点的最佳位置搜索。搭建静态性能驱动截面形状设计的优化集成系统平台, 以部分控制点的坐标值、中间变量值、板厚作为优化变量, 以一阶扭转模态频率、弯曲刚度、扭转刚度为性能约束, 质量最小为优化目标, 整个过程实现无人干预。该截面正向开发方法在不降低车身框架形状优化设计后模型的静态性能下, 实现了车身轻量化的目标。

摘要：通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行车身框架结构的参数化建模, 针对车身全参数正向设计进行性能驱动车身框架关键截面形状设计方法的研究。利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器NASTRAN及数据处理器Matlab, 建立优化集成系统平台, 以实现产品开发过程优化的快速化及自动化。以门槛梁截面形状的优化设计为例, 通过离散化的方法将优化问题转化成离散点位置的最优组合。优化过程以质量最小为优化目标, 刚度值为约束条件, 采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法, 实现静态性能驱动车身框架关键截面的设计。

关键词：正向设计,车身框架,隐式参数化,优化集成系统平台,截面形状设计

参考文献

[1]邢子敬, 侯文彬, 刘斌, 等.概念设计中梁截面对车身刚度影响的研究[J].汽车技术, 2009, 10:21-24.

[2]任山.基于主断面力学特性的车身简化模型的建立[D].长春:吉林大学硕士学位论文, 2008.

[3]李龙.车身梁截面优化方法的研究[D].长春:吉林大学硕士学位论文, 2008.

[4]宋凯.汽车车身结构概念设计关键技术研究[D].长沙:湖南大学博士学位论文, 2010.

[5]王想生, 赵彬, 李永刚, 等.基于ISIGHT NASTRAN的机翼翼梁的结构优化设计[J].飞机设计, 2008, 8:23-27.

驱动框架 篇4

1 Linux中设备驱动程序的作用

在Linux系统中,对所有设备的操作很好地体现了“一切皆是文件”的思想:将所有设备以文件的形式存放在/dev下,这样应用程序就可以用使用文件的方法使用它。设备驱动程序与硬件交互,完成硬件相关参数的设置,实现设备的各种功能。如最基本的LED灯,设备驱动程序可完成的功能有:某LED灯的亮、灭以及所有LED灯轮流闪烁等。这样,应用程序在实现相应功能时只需调用设备驱动程序而不用关心硬件上是如何实现的。应用程序调用驱动程序的过程如图1所示。从图1可以看出,设备驱动与内核、硬件都要进行交互。设备驱动与内核中文件系统交互接口称之为独立于设备的接口,在下文中会介绍;设备驱动程序在与硬件的交互中,有些函数已经被定义了。这就是为什么把设备驱动单独划分出来放在内核中,而不放在应用程序中的原因。驱动程序与应用程序的主要区别如下:

(1)应用程序的使用体现在进程或线程;而驱动程序作为内核的一部分,它主要是被需要的应用程序调用,不可能成为一个进程或线程。

(2)两种程序的编写方法截然不同(后面将会详细介绍)。

2 常见的设备驱动模型编写方法

本文主要介绍以下3种驱动模型:字符设备驱动模型,平台设备总线驱动模型,input子系统驱动模型[8]。学习最常用的驱动模型,从中掌握驱动程序的规律,这样编写驱动程序就会有事半功倍的效果。

2.1 字符设备驱动模型

所谓字符设备,就是一个顺序的数据流设备,并且对这些设备的读写是按照字符进行的。常见的字符设备有LED,ADC等。

2.1.1 设备驱动加载函数模块

2.1.2 设备驱动卸载函数模块

上面的2个函数中,主要有以下几个重要的结构体:

(1)struct cdev用来描述字符设备,它包含了加载设备的信息:

(1)设备号,文件系统就是根据该设备号找到设备文件;

(2)struct file_operations结构,这个结构体定义了字符设备驱动提供给虚拟文件系统的接口函数,也就是驱动程序的接口,和系统调用接口有类似的功能。应用程序进行的Linux调用,如open(),write()等,最终会调用该结构体内的函数。在字符设备驱动程序中,最主要的工作就是填充该结构体内的成员函数。

(2)设备文件节点struct inode,每一种文件系统都有它组织以及查找文件的方式,一个设备文件节点代表一个设备。设备文件节点的具体体现为存放在/dev目录下的文件。

从上面的字符设备驱动程序的框架可以看出驱动程序与应用程序的编写方法有很大差异。字符设备驱动程序编写的流程如下:

加载函数中:

(1)初始化cdev结构体,并向内核申请该设备的设备号;

(2)向内核注册cdev结构体,表示要在内核中添加一个字符设备;

(3)根据应用程序的需求填充file_operations结构体中的成员函数;卸载函数中释放设备号,注销该设备。

2.2 平台设备总线驱动模型

因为设备越来越复杂,原来的设备模型就不再满足需求,于是在Linux 2.6内核中引入了一套新的驱动管理和注册模型,这就是平台设备总线驱动模型。在介绍这种模型时,首先应明确以下3个概念,即平台设备总线platform_bus,平台设备platform_device和平台驱动platform_driver。总线是处理器和一个或多个设备之间的通道。在平台设备模型中,所有的设备都与总线相连。平台设备是指处理器上集成的额外功能的附加设备,平台设备并不是与字符设备、块设备和网络设备并列的概念,而是一种平行的概念,它从另一个角度对设备进行了概括。如果从内核开发者的角度来看,平台设备的引入是为了更容易地开发设备驱动。在这种模型中,由总线将设备和驱动进行匹配:在系统注册设备时,总线就会寻找与之匹配的驱动;同样的,在系统注册驱动时,总线就会寻找与之匹配的设备。

下面以看门狗的驱动程序为例,解释平台设备总线的驱动模型,其中开发环境为Linux-2.3.32和S3C2440A。

2.2.1 向系统注册平台设备platform_device

在arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c中有很多平台设备的定义,结构体是struct platform_device。该结构体中最为重要的是struct resource,根据硬件资源对其进行填充。看门狗的平台设备可以定义为struct platform_device s3c_device_wtd。定义了平台设备,就可以使用它了。

在系统人口文件中(arch/arm/mach-s3c2440/machsmdk2440.c),可以看到系统的初始化函数是smdk2440_machine_init(),在这个初始化函数中,有platform_add_device()函数,系统在初始化时,会使用该函数将平台设备添加到总线中,这样便完成了平台设备的注册。

2.2.2 设备驱动加载函数模块

2.2.3 wtd平台驱动结构体

在模块加载函数中,注册了看门狗驱动,该结构体为struct platform_drive类型,在该结构体中,.driver定义了另一层驱动,这种思想在很多驱动模型中都会用到,即定义两层结构体:第一层是最原始的驱动以及设备结构体,即struct driver和struct device;第二层就是和驱动模型相关的驱动和设备结构体,在平台设备驱动模型中,就是struct platform_device和struct platform_driver。

2.2.4 实现probe函数

在probe函数中,对硬件相关参数进行设置,其中要注意的是地址的操作:I/O端口和I/O空间,不同的地址空间操作函数不同,但最后都要映射到内存空间[9,10]。

2.2.5 mise设备体结构实现

wtd_fops在字符设备中已详细介绍了,在平台设备模型中仍然用该接口函数,即便是两层模型,最终的操作都是对原始设备的操作。这里,可将.probe,.remove等函数看成第二层模型的接口的成员函数。

2.2.6 设备驱动卸载函数模块

从以上模块可以看出平台设备的驱动程序编写流程如下:

(1)定义平台设备驱动并初始化;

(2)指定其prove,remove等成员函数,并初始化其中的driver变量,它的主要作用就是为了和相关的platform_device联系起来;

(3)实现第二层驱动接口的成员函数;

(4)将设备注册成misc设备,并实现字符设备的相关操作,wtd_fops就是驱动程序的接口函数。按应用程序的读写需求填充该接口函数;

(5)释放资源,注销设备。

2.3 输入子系统

输入子系统又叫input子系统。模式固定,实现起来比较简单,调用一些简单的函数,就可以完成设备功能。

2.3.1 设备驱动加载函数模块

在设备驱动加载函数模块,设置了事件信息,事件类型在内核中都有定义,常见的有按键,坐标,压力等。

2.3.2 中断处理函数

中断函数的主要作用就是向input子系统报告事件的发生,当所有事件全部报告给系统后,还要通知系统,没有事件了,报告完毕。

2.3.3 设备驱动卸载函数模块

上面的函数中,有以下几个重点:input_dev结构体,也就是输入设备结构体,同样是属于两层模型。输入子系统驱动模型中,核心工作就是向输入子系统系统报告输入事件,在中断函数中完成。

这种模型中不需要关心文件函数接口,因为这种模型与应用程序的交互中使用固定的结构体,这是和前面两种驱动模型的最大区别。

输入子系统模型驱动程序编写流程:

在加载函数中:申请中断函数;注册设备结构体;设置事件信息;

在卸载函数中:释放资源,注销设备。

3 结语

本文从层次结构入手,对常见的3种驱动模型分别进行了详细的阐述,逐步分析。从这3种模型中总结出了写驱动程序的经验:

(1)对于任何一种设备,不管采用哪种设备驱动模型,都有一个相应的设备结构体,该结构体对设备特性进行了描述。在设备驱动加载函数模块中对设备结构体的初始化、注册等,这样系统就可以准确地找到该设备。

(2)在驱动程序中,要注意各种地址的分配,不同地址的操作方式会不同。

(3)驱动程序的最终目的就是完成与内核及应用程序的交互:在与内核的交互中,已有相应的库函数;而与应用程序的交互,如果系统没有定义固定的结构体,则根据应用程序需求定义驱动程序中接口函数。

(4)在驱动程序卸载函数模块中,要释放一切在加载函数中申请的资源,注销该设备结构体。

通过以上经验的总结,使读者了解写驱动规律,掌握写驱动程序的重难点,完成本文提出的任务。按照以上编写经验,编写的led,adc,wtd,rtc,ts等设备驱动,均能良好运行。

参考文献

[1]李忠儒.嵌入式系统的发展趋势[J].办公自动化,2011(5):53-55.

[2]陈年.嵌入式Linux设备驱动程序的构建方法[J].计算机科学,2006(12):172-174.

[3]朱园.Linux驱动程序的研究与开发[J].仪表技术,2008(2):32-34.

[4]梁金千,张跃,甄诚.Linux设备驱动程序架构的研究[J].计算机工程与应用,2002(8):119-122.

[5]李桥.嵌入式Linux设备驱动程序的开发研究[J].计算机与数字工程,2009(2):87-89.

[6]李桦,高飞,孙磊.嵌入式Linux设备驱动程序研究[J].微计算机信息,2010(6):68-70.

[7]郑伟,王钦若.Linux内核空间设备驱动程序的开发[J].微计算机信息,2003(12):85-87.

[8]宋宝华.Linux设备驱动开发详解[M].2版.北京:人民邮电出版社,2002.

[9]BOVET D P.深入理解Linux内核[M].北京:中国电力出版社,2008.

驱动框架 篇5

陕西历来是我国的科教资源大省,然而“科技强、经济弱”的问题却长期困扰着区域的发展。2014年4月陕西省《创新型省份建设工作方案》获得通过,方案认为陕西现有的以资源、资本等要素驱动为主的经济发展方式不可持续,“创新驱动发展”模式势在必行。本文认为,陕西省的“创新驱动发展”战略和具体措施未能充分体现出地区的发展阶段与自身特点。为此,本文构建了以三大创新主体紧密合作为支撑,三种主要资源禀赋及产业协同发展为支柱的陕西省双三螺旋框架模型。在国家“创新驱动发展”的大背景下,探讨陕西具体情境下的发展模式对我国相关区域的创新驱动发展实践具有一定的借鉴意义。

1 陕西创新驱动发展状况及存在问题

1.1 陕西创新驱动发展状况

在过去的几十年里,陕西省历届政府均不断寻求科技对促进区域经济发展的突破路径,但结果却始终不能令人满意。早在1988年陕西省就提出了“教育奠基、科技兴陕”战略方针,1999年“科教兴陕”战略得以确立。在这个过程中,陕西先后出台了一系列支持科技创新,提升科技进步对经济发展的贡献率的政策措施,如,“51251工程”计划、“1851”科技经济一体化计划、“13115”科技创新工程等等。在这个过程中,陕西虽然在经济与社会发展中也获得了巨大成就,但是“陕西现象”不仅未能根本改变,而且还有进一步恶化的趋势。研究显示,“十二五”以来,陕西省高技术产业对生产总值的直接贡献率较“十一五”时期下降近一个百分点,甚至一些指标,如高技术产业研发投入增速、固定资产投资等项目上,低于西部和全国平均水平[2]。可见,陕西省虽然在过去的20多年里做出了种种努力,但是丰富的科技资源优势未能对区域经济社会发展作出应有的贡献,总体成效不彰[3]。

1.2 陕西创新驱动发展存在问题

在过去的几十年里,已有研究对于陕西经济与社会发展中存在的问题均有较为客观的认识。如,体制改革和制度创新滞后、缺乏转化平台、转化动力不足、转化主体不明确、市场化程度低、忽视产业链条建设、产业集群脆弱、对高新技术产业发展规律认识不够、思想观念保守、创新文化尚未形成等等[1]被认为是“陕西现象”主要原因。本文认为,陕西省发展之所以“成效不彰”主要原因可以总结为区域在“创新驱动发展”的内涵以及模式选择上还存在一些认识误区。

1)创新驱动战略的趋同性问题。目前陕西创新驱动发展的具体战略存在片面向国家创新目标靠拢问题,致使区域创新战略缺乏针对性[4]。战略的趋同性不仅容易导致区域间恶性竞争,而且也不能有效发挥区域科技资源的相对优势。也就是说,陕西的创新战略不能照搬国家战略以及盲目跟随其他省份的战略,而应该基于区域特点制定出有别于其他地区的差异性明显和可操作性强的战略。

2)创新驱动要素的局限性问题。从国内各地区制定的战略细节来看,都有言“创新”必称“技术创新”的趋势。事实上,创新驱动发展不是一个简单的技术概念,而需要一系列相关要素进行有机组合[5]。对于仍处于工业化中期后半阶段的陕西来说,在“创新驱动发展”的过程中不仅需要重视技术创新的核心作用,还需要从战略的高度强调其他要素“创新驱动发展”的作用。陕西在过去的几十年里过分羁绊于“科技情节”,而对文化资源、能源资源等创新要素重视不足。

3)创新驱动模式的可行性问题。“陕西现象”之所以长期未能得到根本改变,其主要原因在于驱动模式的可行性上。造成目前陕西“创新驱动发展”模式可行性不足主要表现为两种明显的不协同现象。一是创新驱动主体之间的不协同,这也是造成陕西科技成果转化率低的一个根本原因。陕西虽然拥有丰富的科技资源,但是由于创新主体之间缺乏必要的沟通和交流,加之市场机制尚不健全,大量创新成果无法有效进入市场。二是创新驱动要素的不协同。作为是中国公认的科技资源、能源资源和文化资源大省,陕西的“创新驱动发展”应该是一个多元优势要素协同发展的有机系统,只有这样才能使区域发展实现科学、有序的螺旋式上升。

可见,多年来陕西为解决发展困境出台了一系列应对策略,如,建设和完善基础科研平台、构建以企业为主体产学研结合的创新平台、建设一批产业发展公共服务平台等等。然而,面临的问题始终不能得到有效解决。究其根源,一是因为这些措施大多相对独立,未能形成一个有效的供需系统。如,由于陕西各创新主体之间存在不同的利益诉求,再加上各方评价标准的不衔接,严重影响了创新成果供与需的对接性,致使出现了在企业缺乏创新成果的同时科研单位又有大量科技成果无法转化的尴尬局面;二是这些措施未能打破藩篱,未能使系统内各个主体之间建立起协同机制,无法实现优势互补。如,由于陕西创新主体,尤其是一些重要的科研单位和企业具有不同所有制和部门归属的特点,这就容易使得高校和研究机构缺乏转化的动力和压力、政府缺乏操作性强的管理手段、企业也缺乏必要的途径和动力,以至于陕西很多创新不能很好服务于区域经济社会发展。可见,为了能够有效推进陕西省《创新型省份建设工作方案》,在新的战略实施过程中必须解决战略目标趋同性以及驱动模式的可操作性问题。总之,陕西省要想有效推进创新驱动发展战略,需要根据自身所处阶段状况,构建一个能够要充分利用自身具有比较优势的,有别于传统创新驱动发展的新战略框架体系。

2 陕西创新驱动发展战略的框架体系

2.1 创新驱动发展战略框架的基本思路

目前,一些学者对我国区域的创新驱动发展模式进行了探讨,如提出上海模式[6]、中关村模式[7]、深圳模式[8]等。尽管如此,各地区的具体创新驱动发展模式仍处于探索之中。从国内外典型的创新型区域的发展模式来看,虽然在具体模式上各不相同,但其中一个共同特点是在这些区域都形成了一个有机的、互动的良性循环系统,而这个系统内的创新主体和创新要素能够进行较为有效的协同。然而,国内一些地区的创新驱动发展战略往往华而不实,出现了“战略不到位、政策不落地”等问题,甚至是在“穿新鞋,走老路”[9]。事实上,陕西已经基本具备推进创新驱动发展的所需要素,目前的关键问题是明确自身的优势与劣势,设计和制定一套科学有效的发展思路与战略。

虽然目前陕西省已经意识到要素驱动和投资驱动已经不可持续,但是要想实现创新驱动仍需要一个逐渐转型、提高的过程。目前,陕西省依然处于要素驱动阶段,在内外部环境还不足以提供有效支撑的条件下,过于强调科技单一要素的驱动作用往往是不切合实际的。因此,陕西的“创新驱动发展”不仅需要多种要素的共同驱动,还需要多种要素的协同驱动。另外,在市场发育不足和运行机制不健全的背景下要想实现科技资源有效转化,还需要相关主体、客体以及相关要素的有效协同。由此,陕西应该进一步开阔思路,以便能够从原来封闭的、单个的、技术的、人造环境的创新,向全球配置创新资源、区域合作创新、非技术性创新、生态自组织系统等新的创新模式演进[10]。

因此,陕西在实施创新驱动发展战略的过程中需要认识到任务的阶段性、渐进性和长期性,在充分发挥区域的多种优势和潜在能力的基础上实现科学、有序的螺旋式上升。

2.2 创新驱动发展战略框架体系的基本原则

1)创新的阶段性。迈克尔·波特产业发展阶段理论[11]以及世界各国的发展历史都表明,发展的过程是分阶段逐渐演化的。经过几十年的快速发展,中国目前处于效率驱动发展的阶段[12]。而陕西在国内的区域竞争力排第19位,处于中等偏下水平[13]。从创新驱动发展的具体战略来看,陕西一直希望通过自身具有的科教资源优势获得质的飞跃。然而,目前陕西依然还主要是要素驱动的发展模式,完全实现依靠创新驱动发展还任重道远。以产业结构为例,短期内陕西的新兴战略性产业发展难以替代传统制造业的主导地位,传统制造业和高技术制造业的改造和升级仍然是一定时期内的主要任务[14]。因此,对于陕西省来说创新驱动是一个更高发展阶段的目标,目前应该处理好发展战略的总体性和阶段性、长期性和急迫性的关系。

2)驱动的目的性。从陕西制定战略的基本内容看,长期以来一直过于强调自身拥有的科教资源,未能从战略上给予其他资源足够的重视。由于陕西在资源禀赋、发展水平等方面与其他地区都存在较大差异,这就决定了简单理解和直接套用其他区域的“创新驱动发展”模式是行不通的,言创新必称技术创新更是不科学的。一般来说,战略制定的本质是为了获得竞争优势,陕西战略要紧紧围绕需要发展这一核心目标。也就是说,陕西的发展战略不能盲从于外部舆论,而是应该基于自身发展的实际情况,立足当前,着眼未来,在充分发挥多种资源要素等增长作用的基础上,逐渐积累创新基础,才能最终实现创新驱动发展目标的突破。事实上,目前陕西获得竞争优势的途径和可以依赖的资源应该是多种多样。

3)发展的协同性。大量的事实表明,区域发展是一个政治、经济、科技、文化和历史的综合过程。纵观世界,即使是世界发达国家的创新也不是全面的创新。也就是说,无论是国家还是区域要想获得可持续的竞争优势,单独依赖单一资源、单一产业和单一部门都是不可行的。Freeman就明确指出,英国产业发展模式不是简单地同时推进所有产业的发展,而是以少数几个前导产业为突破口的发展方式为特征的[15]。对此,我国一些学者提出了一轮驱动、两轮驱动、三轮驱动,甚至四轮驱动模式。可见,在创新驱动发展基础还相对不足的情况下,陕西有必要积极发展创新要素之间、创新主体之间、创新区域之间的相互促进、相互协同的发展关系,从而依靠多种力量分阶段、分层次的促进发展。

4)战略的层次性。陕西的创新体系是国家创新体系的重要组成部分,然而这并不等于陕西的创新战略要与国家创新完全相同。事实上,从战略的区域性视角来看,陕西战略存在着区域与国家、区域之间以及区域内部的差异。如,作为国家创新体系的子系统,陕西创新战略在与国家战略保持一致性和互融性的基础上,还要在创新要素构成的层次与边界,以及创新活动的功能与定位等方面与国家创新系统存在一定差异[4]。因而,目前陕西区域创新体系不应该简单地对应或复制国家创新战略体系,而应该尽可能从自身区域的特点出发,充分考虑到战略的整体性和层次性。

3 陕西创新驱动发展的双三螺旋模型

3.1 三螺旋模型

基于“创新驱动发展”理论的演变与陕西资源禀赋和发展中存在的问题,按照创新的阶段性、驱动的目的性、发展的协同性以及战略的层次原则,本文提出了陕西创新驱动发展的双三螺旋模型。三螺旋理论[16]由Etzkowitz和Leydesdorff在上世纪90年代提出,该模型是用来解释大学、产业与政府三方之间集成创新行为的一个典型代表。三螺旋理论不仅为创新系统的发展提供了总体框架,还对创新系统的发展和演化机制提供了一系列有效的理论和实践支持。

目前,国内外一些学者已经应用三螺旋模型对国家创新的驱动形式、政产学之间的沟通模式、政产学的相对地位和作用以及运行机制等问题进行了深入研究,并且得到了较为广泛的认同。尽管如此,该理论在实践中的应用仍处于不断探索之中。Kim等学者认为,虽然三螺旋的建立对于创新和创业具有决定性的作用,但该理论在很多区域创新实践中的应用依然十分有限[17]。本文认为,这主要是因为该理论还只是为实践提供了一个产学研合作的框架体系,在具体实践中的适用条件、系统构建以及运行机制等细节问题上还存在一定的局限性。为此,一些学者也尝试性地提出了一些改进措施。如,Marcovich和Shinn基于当今社会发展的巨大变化,在原有三螺旋基础上增加了社会这一个重要因素,提出了改进的四螺旋模型[18]。需要指出的是,我国三螺旋理论研究已走过十多年的历程,但与西方发达国家的研究相比还存在较大差距[19]。中国式三螺旋研究迫在眉睫,该模型应该成为我国取得创新理论与实践突破的重要抓手[20]。然而,三螺旋理论在中国化的过程中还有诸多问题亟待解决。如,三螺旋模型在中国情境下模型要素之间的关系、边界组织的形成动力机制、系统的运行机制、保障机制、反馈机制以及发展的渐进性和动态性等研究还明显不足。

基于陕西内外部环境以及未来发展演化趋势,以及历史与现实的优势和劣势,本文在借鉴传统三螺旋理论基础上,构建一个以大三螺旋(政府—企业—大学)为基础的推动小三螺旋(科教资源—文化资源—自然资源)的,多元要素协同“创新驱动发展”的双三螺旋理论框架体系(具体如图1所示)。陕西“创新驱动发展”双三螺旋模型由大三螺旋和小三螺旋两个三螺旋循环构成。大三螺旋和小三螺旋分别处于不同层次,大三螺旋强调组织间的相互作用,小螺旋强调区域优势要素之间的协同发展。另外,大小三螺旋又存在于宏观和微观循环之中,宏观循环侧重于合作政策、互动平台、协同网络等基础条件的提供,而微观循环则主要侧重于组织间具体创新成果市场化的实现。模型中,大小三螺旋中的三者相互交叉、相互合作,角色可以相互转换,多边和双边沟通交流顺畅,进而形成一个有机的创新系统。

3.2 陕西创新驱动发展的大三螺旋

大三螺旋由政府、企业、大学和科研院所组成,主要体现为系统的组织层面。政府作为契约关系的来源,确保系统内主体间有效的相互作用以及信息流、资金流的稳定交换,是市场的服务主体。企业或产业承担着科技成果最终市场化的职能,是系统的转化主体。大学和科研院所则作为新知识、新成果的来源,是科技成果的产出主体。

在大三螺旋中三者在保留自身独特身份和原有作用的同时,又能表现出另外两者的一些能力,同时,三者之间以信息流和资金流等方式保持互动。需要强调的是,不同时期三者在系统内的地位和作用有一个逐渐演化的过程[21](如图2所示)。从图中可以看出,在初期阶段,政府在系统的作用明显大于企业和大学。这主要是因为目前陕西在科技成果转化方面的市场机制还尚不健全,此时政府有必要进行一定干预,在行业布局、产业发展等方面应该担负起直接组织、引导和促进作用,并通过政策、法规、行政特殊职能的发挥干预等保护和培育新兴但相对弱势产业。政府作用的发挥有利于建立、营造有利于推动技术创新的政策环境发挥积极作用,打破地区、部门科技资源条块分割限制,改善科技成果的供需渠道,进而提高系统效率。而后,随着市场机制的不断完善,政府的主导作用在逐渐下降,企业和高校在创新系统中的作用得到快速提升,并且最终超过政府。此时政府的职能主要是提供顶层设计和公共服务,而产业在创新活动中的地位和作用占据主导地位,良性的市场机制最终形成。

3.3 陕西创新驱动发展的小三螺旋

小三螺旋由科技资源、自然资源和文化资源组成(如图3所示),主要体现为系统的具体运行层面。人们往往将陕西过去发展不尽如人意的原因归因于科技层面内。事实上,任何区域的发展要想成功都不是某一类因素单独作用的结果,而应该归功于一个良性互动有序发展的系统。可以说,正是由于区域各种资源的不协同,才导致了陕西多种优势资源大而不强的尴尬。小三螺旋正是基于陕西区域优势资源以及创新系统的需要构建的(如图3所示)。

陕西的科技资源虽然具有相对优势,但是科技成果的社会贡献率却不尽如人意。其中,科研投入分布不合理是一个主要原因。陕西的多数高技术企业,尤其是中小企业在发展中还面临着科研资金获取数量有限,渠道相对单一等问题。另外,作为一种创新性活动,科技创新需要在一定的创新文化和创新环境下实施。而陕西富集的能源资源无疑能够为科技创新活动提供资金投入来源,而文化资源的创新则可为科技创新活动提供必要的创新文化环境和氛围。

同样,陕西的能源资源储量居全国前列,但是由于大多为低端开采,因而却富而不强。长期以来矿产资源仅仅作为区域经济的增长来源,而在区域未来创新系统中的作用还远未受到重视。甚至在国家创新驱动发展大背景下,要素驱动发展的提法都唯恐避之不及。事实上,资源要素不仅可以作为经济“增长”的驱动力,而且经过转变发展思路还可以成为“发展”的创新源。同为能源大省的山西,就已经旗帜鲜明地要将煤炭资源作为区域创新驱动发展的突破口。然而,要想使陕西的能源资源做大做强,无疑需要借助科技资源使其得到有效转型,以便在新能源、生态环境等产业领域方面掌握未来社会发展的主动权。

另外,陕西是中国的文化资源大省,拥有丰厚的历史文化资源,但文化产业竞争力在全国却相对落后[22]。目前,文化产业在世界范围内都被视为新的经济增长点。为此,陕西不仅要把文化产业放在优先发展的地位,还需要制定切实可行的文化产业发展战略。陕西文化产业的发展需要建立在区域科技、能源等产业的发展壮大的基础上,使区域具备强大的文化产品消费市场。而这又需要文化产业在古代文化与当代文化、传统文化与现代文化寻求必要的平衡与创新,不断提升区域的软实力。

总之,小三螺旋内三要素的协同不仅体现为各类资源内部协同,还体现为各类资源之间协同,从而使小三螺旋以及大三螺旋获得持续不断演化发展的动力。需要特别指出的是,陕西省与其他区域在诸多方面存在一定的差异和特点,双三螺旋要想能够有效运转需要着眼于本地的产业特色、与之相关的体制机制,以及产业发展的商业模式创新等相互协同。

4 结语

虽然陕西省在全国区域综合竞争力上还相对落后,但是在多种资源禀赋上的比较优势为区域实现赶超提供了重要基础。在建设创新型国家的大背景下,陕西不能直接套用和简单模仿其他区域的发展模式,而需要充分将科技资源、文化资源、能源资源有效协同起来,探索面向市场、合作共享、互利共赢的多元要素协同“创新驱动发展”新的模式,以实现经济和社会的持续发展。需要指出的是,由于区域资源禀赋和发展阶段的差异,模型中的创新要素不一定一直局限于上述三种资源,它们可以随着发展阶段的演化不断变化。从现有研究文献来看,学者们除了关注技术创新之外,还提出制度创新、市场创新、文化创新,甚至服务创新、过程创新、战略创新、人才创新、渠道创新、观念创新等形式多样的“创新驱动发展”要素。另外,该双三螺旋系统中组织之间的跨边界者的作用十分重要,他们可以汇集组织间的不同想法,加强沟通与交流,已弥合组织间的分歧等[23,24]。再者,本文提出的双三螺旋战略能否根本解决“陕西现象”还与战略执行过程中的具体运行机制息息相关,相关问题的研究也是以后研究的重要方向之一。

总之,陕西创新驱动发展双三螺旋模型的提出,系统说明了政府-企业-高校三大主体间的相互作用关系,阐述了科技资源-自然资源-文化资源等不同创新要素之间的影响机理,为“创新驱动发展”模式提供了一个解释框架,相关结论能够为我国具体区域的“创新驱动发展”实践提供理论参考。

摘要：自“创新驱动发展”成为国家战略以来,全国各个省市都进行了积极响应。然而,从各区域战略的具体内容来看却存在着高度趋同性的问题。陕西虽然在科技、文化以及自然资源等方面具有明显的比较优势,但是现有战略不仅未能体现创新发展的阶段性特征,而且也未能充分发挥自身的已有优势。在传统三螺旋理论的基础上,构建了以三大创新主体紧密合作为支撑,三种主要资源禀赋及产业协同发展为支柱的陕西省双三螺旋框架模型,并分析了大小三螺旋的运行机制。研究结论能为我国相关区域的创新驱动发展实践提供理论借鉴。

驱动框架 篇6

中国企业在近些年跨国购并中的突出表现吸引了众多国内外学者的研究兴趣。首要的问题就是这些企业的动机:它们为什么要冒着巨大的财务风险去购并一家国外的企业呢?本文认为一项购并很少因为某个单一的动机而发生,因为购并本身是一项风险很高的企业投资活动,失败率高达60-80%(Tetenbaum,1999)。作为“理性人”的企业往往要在多重动机的共同驱使下,达到较高的动机水平才可能发动跨国购并。与已有的文献不同,本文关注的焦点是企业、行业、制度三个因素对企业购并行为的影响。本研究期望通过模型架构和案例分析,来分析这三个因素对中国企业的跨国购并的影响。

本文将采用Yamakawa(2008)的战略三角框架来提出一个解释中国企业跨国购并动机的综合性框架。他们提出这一框架用以解释国际化,而我们将应用它直接地分析跨国购并,为理解这一现象提供更加丰富和全面的视角。除引言外本文的结构如下:首先,对跨国购并动因理论进行梳理,对中国企业跨国购并动因理论进行归纳、总结;其次,利用Yamakawa(2008)的战略三角框架,并在此基础上构建框架;再次,利用吉利与沃尔沃之间购并的调查数据,检验各变量对理论模型的影响;最后,在指出研究意义与不足之外,对中国企业的跨国购并做简单的分析与展望。

二、文献综述与理论发展

学术界经过几十年对跨国购并动因理论的研究,从多个角度对企业跨国购并动因进行阐述,本为主要从以下三个方面对企业的跨国购并行为进行分析。

(1)资源基础观。企业资源基础理论是以企业资源观、能力观、知识观等为核心发展起来的一个理论群的集合(胡杰武,2007)。近来,资源观已成为企业国际化发展研究,特别是在国际化的新理论之中颇有影响力的观点(Peng,2001)。资源观认为企业内部的资源和能力是企业开展购并的原因之一。与国际生产折衷理论相类似,资源观将企业的所有权优势界定为企业特有的资源。

(2)产业基础观。行业观强调制定竞争战略的关键准则是企业与其对手企业所在的行业的关系。企业最直接的外部环境就是其所在的行业。外部环境会影响企业的战略选择,企业为了生存和发展必须适应。行业动态性在决定企业战略行为的时候扮演了关键角色(Porter,1980)。面对国内的竞争压力,发达国家的跨国公司可能增加FDI来避免国内市场的竞争压力(Wiersema,et al.2008)。为了寻求长远的发展,发展中国家的跨国公司有强烈的动机投资进入海外市场。

(3)制度基础观。由于资源基础观和产业基础观难以全面解释企业的战略行为,学者从制度角度分析企业战略行为的动因。中国作为最大的发展中国家,通过开放市场和财产私有化,伴随着政治体制、法律框架、市场结构的剧变(Child&Tse,2001)。然而,即使在三十多年的改革开放之后,中国企业的经济行为依然从根本上受政府政策的影响。中国政府的政策在对外投资过程中是极大的诱因(Child,et al.2005)。在政府强有力的支持下,一些中国企业迅速实现现代化,其中很多通过激烈的国际扩展,已经在世界范围中具有竞争力(Zeng,et al.2003)。自从2000年开始正式实施“走出去”战略,中国政府确定了对外直接投资的鼓励方向,并且推动企业遵循其指导战略。

三、吉利购并沃尔沃的案例分析

汽车行业作为一个国家的支柱性行业,对一个国家的发展和综合实力的提升具有重要的战略意义。近几年,中国的汽车企业越来越多参与到跨国购并中来,利用海外的先进技术、品牌、企业管理等实现自身的跨越式发展,从而提升自身的国际竞争力。2010年3月28日,浙江吉利控股集团有限公司(简称吉利)与美国福特汽车公司签署股权收购协议,吉利获得瑞典知名豪华轿车品牌沃尔沃轿车公司(简称沃尔沃)的100%股权和相关资产。

1. 购并双方及购并事件简介

(1)购并双方简介。吉利集团始建于1986年,于1997年进入汽车行业。瑞典沃尔沃公司创立于1972年,主要生产厂设在瑞典、比利时和中国,并在全世界超过100个国家设立了销售和服务网络,拥有2400多家展厅。

(2)购并事件简介。此次购并,吉利100%拥有沃尔沃轿车商标、关键技术和知识产权的所有权和使用权。收购内容包括沃尔沃轿车的9个系列产品、3个最新平台、2000多个全球网络以及相关的人才和重要的供应商体系。吉利是一家生产低端车的民营企业,而沃尔沃是成名已久的豪华车品牌,在安全性能方面享誉世界,拥有全球化的运营团队和经营理念。

注:数据来源———吉利集团年报

2. 吉利购并沃尔沃驱动因素分析

(1)企业资源。购并只是获取了知识的所有权,而是否能够应用还以来购并企业自身。从最初的企业起步阶段,到经营进入轨道之后的扩张,直至后来的企业转型,吉利作为中国自主品牌的代表企业,为在已成熟的汽车行业占据一席之地,始终坚持在组织学习和技术研发上的投入,并取得不菲的成绩。迄今为止,吉利已建立了自己的技术中心和汽车研究院。目前吉利所拥有的专利逐年增加,授权专利及申请专利数目都有了很大增长,仅2009年一年,吉利发明专利55项,外观设计69项,实用新型281项。正是在深厚的企业R&D能力的基础上,吉利对沃尔沃关键技术、知识产权的所有权和使用权的应用才成为可能。购并的成功并不是指两家企业签订合同达成协议,合同签订之时购并的开始,真正的成功必然是两家企业的联合发挥出“1+1>2”的效果。中国自有汽车品牌的研发能力和国际先进汽车企业相比,还存在较大的距离,通过自主创新和技术开发固然能实现技术的进步,却不能忽略通过国际技术转移实现的技术跨越。

(2)行业驱动。中国的汽车行经过多年的发展,目前的汽车企业主要分为两类:合资品牌,自主品牌。在合资品牌上,代表企业主要有一汽、上汽、东风、长安、广汽、北汽;在自主品牌上,代表车企主要有奇瑞、吉利、比亚迪、华晨和哈飞。据汽车工业协会统计,2011年累计乘用车销售136.89万辆。汽车行业经过一百多年发展,已处于成熟阶段。中国自主汽车品牌进入汽车行业,发展历程只经过了短短的十几年,与合资品牌相比,都面临着生产规模小、整车技术含量低、产品竞争力不足、品牌知名度不高等问题。作为中国汽车市场上的弱势后入者,如何在目前竞争激烈的市场上生存、发展是一个现实也是紧迫的问题。汽车行业作为典型的技术密集型企业,对先进技术的掌握于自主品牌来说至关重要。企业的技术能力就是企业从内部产生、应用技术和从外部搜寻、接受、吸收技术能力的总和(柳卸林,徐晨,2011)。即知识获取的两种途径:内生、外源。中国的汽车行业与世界领先水平相比,差距较大,各汽车企业除进行自主研发外,还借助外部力量实现技术跨越。通过收购沃尔沃,吉利汽车公司不仅可以获得沃尔沃的关键技术知识产权和品牌,侧身高端汽车生产商之列,而且可以获得海外经营、生产运作基地与市场。进一步来说,能够成功地消化吸收沃尔沃汽车公司,在成为国际化大汽车公司的道路上就迈出了一大步。

(3)制度因素。制度理论的新近发展为企业行为提供了更好的解释。2000年以前,中国汽车行业基本上是国有汽车与跨国汽车公司的合资产品;随着中国加入WTO,政府放宽资本进入汽车行业的限制,陆续有中小型民营资本和地方政府国有资本进入汽车行业;吉利在2001年底获得轿车生产资格。2004年中国政府出台新《汽车工业产业政策》,明确提出要积极开发具有自主知识产权的产品,实施品牌经验战略。自此之后,中国的自主汽车品牌开始受到政府的支持和重视。吉利收购沃尔沃耗资18亿美元,加上后续运营资金,总共需耗资27亿美元。在这笔巨额资金的构成中,一半来自国内,一半来自国外资本市场,融资途径包括中外银行、其他金融机构及“地方政府支持”等。吉利收购沃尔沃的项目公司———上海吉利兆圆国际投资有限公司总注册资金为81亿元,其中北京吉利万源国际投资有限公司注资71亿元,嘉定国资委注资10亿元。吉利万源的股本结构中,大庆国资委占30亿元。吉利收购沃尔沃拿出了41亿人民币,但是大多数资金来源,都是银行贷款或地方政府的产业投资基金。在吉利本身出资的部分,部分收购资金主要来源于上市公司。

四、结论与展望

通过对吉利购并沃尔沃的案例研究,本研究展现了战略三角框架在分析企业跨国购并动因中的应用。本文认为,企业的跨国购并与其自身企业状况、行业环境、制度因素有密切关联,企业自身资源的积累、行业研发密集性以及研发竞争性、政府的政策支持都是中国企业“走出去”的主要动力。但是,并非所有的购并都是成功的。实际中,面对潜在的失败,中国企业需要进行购并策略的理性决策。作为长期导向,积极进行研发投入和自主创新,重视人才的作用,构建具有知识产出、编码、实际应用的系统,力求“中国制造”科技含量的升级,扭转汽车行业核心技术掌握在外国企业手中的局面,培育具有国际竞争力的自主品牌。

1. 提升企业自身资源积累,明确购并目的

企业的跨国购并,往往涉及较大的财力、物力和人力,由于地理因素的限制,在购并之前应切实做好尽职调查工作。明确购并的目的,通过多渠道了解被购并企业实际状况,减少风险。同时,企业应加强自身的资源积累,谨慎衡量自身财务状况,合理使用金融工具,降低购并带来的财务风险。最为重要的是,购并企业的消化吸收能力。不管是战略资产寻求型的购并还是市场寻求型的购并,组织学习能力对于购并成功与否至关重要,特别涉及到技术购并,企业自身的知识积累有助于购并知识的消化吸收。企业应当建立组织内学习环境,发挥员工的主动性和创造性,提高企业的学习能力。

2. 正确运用行业因素的影响

行业因素对中国企业的跨国购并有显著影响,行业研发密集型和行业竞争性直接影响高科技企业的研发行为。一方面,企业应当了解竞争企业的动态及国内市场的状况,处于竞争激烈行业的企业面临着更多的挑战,应不断丰富自身资源、寻求外在的动力。另一方面企业应关注国际市场,在开放的经济环境中,企业拥有更多的机会。面对激烈的竞争以及固有的市场份额,可以尝试国际化的道路,从风险较小的出口开始,积累国际化经验,减少竞争压力。借鉴和学习别国产业发展经验,充分利用外源技术知识。

3. 把握制度因素的动力作用

驱动框架 篇7

由于复杂机电产品系统涉及机械、电子、控制等多个领域,因此具有高度复杂性、动态性和不确定性等诸多特点[1]。在设计传统的复杂机电产品系统时往往是先设计好其机械部分,然后再设计其电子与控制等其他部分,其间设计遵循端到端的集成方式,在各个子系统均设计好后进行复杂产品系统的总装成[2]。这种设计方法至少存在着以下几个问题:①由于在产品的设计初期,缺乏在其系统层面进行整体全局的系统设计,因而原本功能良好的各个子系统间很可能产生冲突,致使整个复杂产品机电系统功能失效,更为严重的后果是,此类设计缺陷无法通过后期的详细设计或加工来弥补;②各个子系统在优化设计时,缺乏考虑子系统间的功能交叠与相互依赖的特点,只考虑了其领域内本身参数的优化问题,而不同子系统(如机械、控制、电子系统)参数间的相互影响关系很难在优化设计中实现;③由于很难对多域进行统一建模,且多域协同仿真建模具有过程复杂和难以通用的特点,仿真分析只有在各个单物理域(如机械、控制、电子域)中进行,且通常是在复杂产品的详细设计阶段进行,很难在设计初期进行应用。因此,传统的复杂机电产品系统设计方法已远远无法满足市场的需要[3,4,5]。

造成上述问题的关键原因之一是缺乏多物理域复杂机电产品系统不同层次的设计信息及仿真分析信息集成的方法与工具。具体问题主要有:如何统一地表征多域复杂机电产品的系统层设计信息;如何建立多域复杂机电产品系统层设计模型与仿真模型间的信息动态关联与集成;如何建立多域复杂机电产品系统层与具体工具层间信息的动态关联;如何建立多域复杂机电产品具体不同的工具层模型之间的动态关联。

受软件工程及其统一建模语言(unified modeling language, UML)的巨大影响[6],国际系统工程学会和面向对象管理组织于2006年提出了一种全新的标准系统建模语言SysML[7],以支持基于模型的系统工程(或称为模型驱动的系统设计)。目前已有研究人员将其用于复杂机电产品系统设计中[8,9],在SysML中重建了几乎所有的Modelica建模功能,然而,其映射只是在SysML表示的Modelica分析建模功能与其他仿真平台的Modelica建模功能间点对点进行,且设计者只能使用该扩展的分析建模工具进行设计建模。笔者所在课题组也已开始了相关研究,基于SysML探索了系统行为的建模方法、基于元模型的系统设计与分析集成等,但均还不完善[10,11,12]。

基于SysML,本文提出一种支持模型驱动复杂机电产品系统设计的信息集成框架与方法。一方面,建立包括产品系统层的设计信息与仿真信息,具体不同工具层的关键信息,如关键的特征几何信息与尺寸约束信息、控制参数信息等的集成信息建模;另一方面,以典型的系统层设计与仿真信息集成为例,探索上述信息集成与动态关联方法,以期解决上文提到的多域复杂机电产品系统设计时存在的信息集成问题。

1 基于SysML的多域复杂机电产品多层次系统设计与仿真集成的信息框架

1.1 SysML的复杂系统建模功能

如前所述,SysML是在UML建模语言的基础上面向复杂系统建模的扩展。它是一种图形化可视建模语言,其建模过程由系统设计人员通过图形(Diagram)交互实现。相比于基于文档的系统工程中主要以文本的形式对系统进行描述,基于模型的系统工程基于SysML建模语言,旨在从一开始就以模型的形式对包含人员、硬件、软件、过程、控制等在内的复杂系统进行二义性的说明、分析、设计、验证与确认等,且独立于具体的方法与工具。这样做的好处是从一开始就在设计人员、客户等各相关人员间建立清晰、无二义性的交流平台,消除理解歧义,同时还能支持将仿真分析引入至复杂产品早期的系统设计过程中来。

在继承UML图形表示的基础上,SysML包含的基本建模图形及其关系如图1所示。由图1可知,通过SysML的多种图形可以方便地实现对复杂产品的结构、行为、需求与属性约束关系的建模。其中结构模型侧重于对系统的层次以及系统间不同对象的相互关联关系建模;行为模型主要针对基于功能的和基于状态的行为进行建模;需求模型强调用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况等;参数模型主要强调系统或系统内部部件间的约束关系。在具体的实现层次上,SysML语义通过元模型(Metamodel)来定义与实现。SysML的一个重要特点是:它具有极强的扩展能力,通过其扩展机制Stereotype,用户可以自定义其需要的功能。

1.2 多域复杂机电产品多层次系统设计与仿真集成的信息集成框架

复杂机电产品的设计涉及多学科领域和众多的参与人员,同时为保证极其复杂的产品设计在最短的设计周期内尽量达到性能最优,应尽可能地在产品的系统设计阶段即引入仿真分析,以帮助设计人员及早发现问题。为此,本文提出支持面向多域多层次复杂机电产品设计与仿真分析的信息集成框架,如图2所示。基于SysML,在复杂产品的系统设计层面、系统层设计与仿真分析间、系统层设计与具体的工具层设计间及不同的工具层设计平台间建立基于模型的无二义性的信息交流与集成平台,它主要包含两方面的内容: ①用于支持多域多层次的复杂机电产品系统无二义性信息集成的核心信息模型。如图2所示,在多域复杂机电产品的设计过程中,主要涉及四方面的信息:系统层设计信息、系统层仿真信息、工具层不同子系统的设计信息及工具层的仿真信息。然而,在每个部分中,并不是所有的信息都要用于集成。以系统层设计为例,系统层设计信息包含多域复杂机电产品的需求信息、功能及其分解信息、结构信息、行为信息及系统层各模型参数间的约束信息等,但在设计过程中,该部分的核心信息主要包括统一的层次式系统层结构与行为信息、关键具体结构与约束信息及其他领域参数与约束信息等。②模型驱动复杂机电产品系统设计时不同集成信息间的动态关联机制。上述的集成核心信息确定后,还只是静态的信息,只有在其间建立动态的关联并将其与不同的具体信息进行关联才能实现无二义性的信息交流。因此,需要在上述集成信息的基础上,进一步研究系统层设计与仿真信息间的动态关联机制、系统层与工具层间信息的动态关联机制及不同工具层平台间的动态关联机制。

2 支持多域复杂机电产品多层次设计与仿真集成的核心信息模型

由图2可知,从确定用户需求开始,到满足其要求的产品设计全部完成,需要经过多个反复的设计过程。这些设计过程总体上可以分为系统层设计和工具层设计两大部分。在系统层设计部分,主要是根据用户给定的需求,基于各种物理效应、工作原理等对给出的需求进行逐步的功能分解与功能推理,直至对应上可以实现的功能模型;接着基于此功能模型,求解能满足功能需求的行为模型和结构模型,并对其间的参数约束关系进行定义;在具体的工具层设计阶段,以系统层设计部分给定的需求模型、行为模型、结构模型、参数约束模型为基础,对其进行不同物理域子系统的划分,将划分的各模型作为不同子系统设计的初始条件,进行具体的详细设计。另外,考虑到多域机电产品在结构、行为上的复杂性,设计人员不可能仅基于设计给出的静态结构模型和行为模型对其进行评价,只有通过动态的模拟仿真分析,才能对可能的众多设计方案进行反复的对比、优化。

基于上述分析,要支持多域复杂机电产品多层次的设计与仿真的集成,其核心信息模型则必须包含以下三方面的信息:①支持系统层设计与仿真集成的信息;②支持不同层次的设计集成的信息;③支持不同的具体工具间集成的信息。

2.1 支持复杂产品系统层设计与仿真集成的信息表示

如前所述,复杂机电系统中包含多个不同域的子系统,这些子系统相互作用共同完成给定的要求,而这些不同子系统间可能会产生功能交叠与冲突、甚至是不可预测的行为[13]。更为严重的是:这类“先天缺陷”无法经过后续设计与加工来弥补。因此,必须进行动态的仿真以评价、优化系统方案。然而,直接基于现有的SysML设计模型进行仿真存在以下3个问题:①SysML提供的Diagram较多,且相同的设计需求可以由不同的Diagram来完成设计,因此,如何基于SysML给出统一的、面向系统层仿真的信息表示是必须解决的问题;②虽然SysML提供了较多的Diagram以支持复杂系统的设计,但由于复杂机电产品的特殊性,如包含有连续行为甚至是离散/连续的混合行为,因此必须要对SysML进行面向复杂机电产品的扩展,以支持其特定信息的表示;③在进行系统层仿真时,还需要包含有仿真环境及仿真参数的建模。因此,本文对SysML进行以下扩展,以支持复杂产品系统层设计与仿真集成信息的表示。

2.1.1 面向连续动力学行为设计建模的SysML扩展

由物理学可知,复杂系统的连续动力学行为的重要特点是遵循克希霍夫定律(Kirchhoff’s law),即在复杂系统的某一节点上,其势变量之值必相等,而流变量之和为零。为此,本文扩展了SysML语言的connector功能,定义了扩展类dynamicsConnector以表

达克希霍夫定律的各元素间的联系关系。如针对图3所示简单的弹簧-阻尼系统,其基于SysML的内部块图(internal block diagram, IBD)和扩展后dynamicsConnector的连续动力学行为如图4所示。由图4可知,各建模元素间均通过具有克希霍夫语义的dynamicsConnector进行连接,可以由图4方便地建立系统的连续动力学行为。

2.1.2 面向混合行为设计建模的SysML扩展

复杂产品的典型行为特征是离散与连续混合。根据不同的外部条件,复杂产品的控制子系统会选择不同的行为。因此,要正确表达混合行为,所建模型必须能有效表达不同行为发生的条件及其转换机制。基于此,本文分别在SysML的约束块(constraint block)和依赖关系(dependency)的基础上进行扩展,提出条件约束块(conditional constraint block, CCB)和状态转换(transition)的概念,并基于此,在SysML参数图(parametric diagram)的基础上,提出有序参数图(sequenced parametric diagram, SPD),以支持复杂产品混合行为的统一建模。

(1)条件约束块CCB的定义。在SysML中,约束块用来作为其他块(block)的约束属性以对块的属性进行约束,当实例化为约束属性时,它就永远处于活动(active)的状态(即受约束的属性必须永远符合其所定义的约束)。条件约束块CCB是在包含约束块所有内容的基础上进行以下语义的扩展:当它作为约束属性时,具有“活动”和“不活动”两种状态,且只有处于活动状态时,其约束才生效。为此,CCB在约束块的基础上增加两个数据信息:①活动指示(invariant)。invariant是一个约束,当该CCB处于活动状态时,该约束为“真(true)”,因此,它是CCB被激活的前提条件,同时也是CCB变为不活动的结果(如果该条件为false,则CCB处于inactive状态)。②触发器(trigger)。这里的trigger即标准的UML中的触发器,可以激发相应的约束块使其状态变为“活动”。除添加上述数据信息外,相应的参数信息也进行了扩展。除了约束参数之外,CCB的参数还包含了活动指示invariant以及触发器所涉及的一些参数。为了区别,添加了两种扩展类——InvariantParameter以及TriggerParameter,它们与约束参数在句法上没有区别,只是作为语义区分,且要求CCB在相互继承时,只继承一般参数,不继承其他部分参数。

(2)有向连接(directed link)。在SPD中,除了SysML中的绑定连接(binding connector)之外,为表达不同行为间的顺序关系,基于依赖关系(dependency relationship),扩展定义了有向连接DirectedLink。它主要用于两个CCB之间,用来表示CCB之间的序列。其语义是:一旦其被激活,则其源CCB变为“不活动”状态,而其目标CCB变为“活动”状态。

(3)有序参数图(SPD)。SPD是在参数图的基础上扩展而来的,以支持复杂产品混合行为的建模。其节点可以是CCB或约束属性,而节点间的连接关系除了绑定连接外,还有有向连接。由于条件约束属性对应的CCB可以进一步包含子CCB,因此 SPD可支持层次建模。SPD元模型表示如图5所示。

2.1.3 面向系统层仿真信息建模的SysML扩展

本文扩展一个Simulation功能以表示基于系统的动力学模型进行仿真实验的相关信息。包含的信息主要可以分为两类:仿真环境配置信息(如起始时间等)和仿真相关的参数信息(如外作用的脉冲力大小等)。此外,根据使用的仿真系统的不同,有的系统可能还需要提供仿真时的感应设备模型。

2.2 支持不同层次设计模型集成与不同工具间模型集成的信息表示

本文主要考虑在系统层设计模型与工具层模型间尤其是机械设计模型与控制设计模型的信息集成。对于系统层内的设计模型间如需求模型、功能模型、结构模型及行为模型间的信息交互,及不同具体设计工具内的不同层次设计模型间的信息集成则不重点研究。

2.2.1 基于SysML复杂产品的机械设计信息表示

目前几乎所有CAD系统均支持基于特征的产品信息表示,但不同的系统有不同的特征定义库。本文以SolidWorks为例讨论复杂机电产品的机械设计模型与系统层模型的集成。理论上,有两种集成的方法,即系统层设计模型在CAD系统中表示和基于SysML的 CAD机械设计信息表示。本文选择第二种方法,即探索如何扩展SysML以支持相关产品特征信息及约束信息的表示,进而支持系统层设计信息与 CAD产品信息的动态关联。一般地,在CAD系统中存在三个层次的信息:装配层、零件层和特征层。对于复杂零件,中间还存在子装配层等。

本文通过分别扩展SysML的块定义扩展类CadAssembly、CadPart来表示装配层、零件层的信息,其扩充的属性数据结构则用来表示装配层和具体零件的信息。具体地, 在CadAssembly中,主要包含有零件、子装配及其间的约束关系等。在CadPart中,首先包含所有的特征及特征间的约束参数关系。此外,为支持系统层的设计与仿真,一些相关信息如质心坐标、零件质量等也包含在内。这里的约束关系是通过SysML中的Constraint来表达的。对于具体的特征,则分别建立相应的扩展类,如对通槽特征,建立CadThroughSlot,而通槽特征的形状参数——深度与宽度则被定义为CadThroughSlot的属性。除上述各特征的形状参数外,特征间还需要定位参数约束信息,如特征间的方向与位置参数约束,及一些特殊约束如对齐、平行、垂直等约束关系等。此外,在特征中还有一个重要的依赖关系,即通过复制、剪切与拷贝建立的特征约束关系也需要建立。同样地,可以建立其他特征如通孔、阶梯、盲孔等特征的SysML表示。

2.2.2 基于SysML复杂产品的控制信息表示

控制子系统的设计对复杂机电产品的作用至关重要,是复杂机电产品系统的中枢部分。国际电工委员会受软件工程中模型化设计的影响,提出了用于分布式工业过程测量与控制系统功能块的新标准IEC 61499 function block(FB)[14]。其主要特点是实现控制系统设计的模型化。其基本的控制功能模块定义如图6所示。而实际的控制应用系统(application)即是由FB实例(instances)连接形成的网络。由于本文重点是研究其功能建模,因此关注的核心是FB的类型T参数(FB types)和FB的实例化I参数(FB instances),而其他参数如Sa、Ie、Oe主要是用于控制功能的分析与推理[15,16],本文不考虑对其进行建模。

首先,本文基于SysML的Block需要扩展添加FB Application,用于表示整个实际的控制系统,其中包含各种FB类型的功能实例,最终形成一个控制系统网络。对于基本的FB类型,本文对基于SysML的block及其属性进行扩展,其定义如表1所示。

相应地,基于FB类型的实例化结果即是相应FB类型实例化出的属性。而实例之间的连接关系,则可在SysML的ibd中用连接“connector”进行关联。具体定义如表2所示。

3 基于元模型的系统层设计模型与仿真模型集成

本文基于三元图文法(triple graphics grammar, TGG)来实现系统层设计模型与仿真模型间的集成。其主要特点是除了分别建立源模型和目标模型元模型的图之外,还需要建立表示其映

射关系的映射图。这里,仿真模型拟以基于Simscape表示进行讨论。因为Simscape是Mathworks为支持复杂物理系统仿真而最新推出的建模语言,是其Simulink产品线的扩展与延伸,十分容易为用户熟悉和接受。

3.1 SysML和Simscape的元模型

SysML元模型是用来表示建模语言SysML的最基本的建模元素及其间的关系的。通过分析SysML的建模功能,我们可以分析得出SysML和Simscape的元模型。关于Stereotype的元模型表示,本文将其简化为一个字符串,即stereotype: String。虽然这样存在一定的不合理之处(如无法体现其他属性),但易于实现。

3.2 TGG的转换规则

本文基于MOFLON实现了基于TGG的模型双向转换与集成。为此,首先建立了一些TGG的连接类型(link type),以表示两个元模型的元素之间的对应关系(如SysML的block对应到Simscape的component);然后,针对每个link type建立相应的TGG转换规则。

域、包与块的转换规则(domain, package, block)基本类似,如图7所示。以block为例:包含两个连接属性,分别表示顶层block的转换和在

(b)变换规则

包内的block的转换,如图7a所示,图7b所示为相应的TGG规则。这里存在的一个问题是在进行block属性间转换时,需要用到block之间转换的连接类型。而由于block之间的连接类型有多条,在表示属性转换的时候也要写多条。若这样递推下去,就会比较麻烦。为此,本文采用继承关系,只需要在表示属性转换的时候,使用block转换的父类连接属性。

类似地,对于SysML中的数值属性(ValueProperty)、端口(Port)、方程(Equation)、继承关系等也可以建立在SysML和Simscape间对应的转换规则。

4 实现与实例

本文以MagicDraw 16.5、Simscape 4.2和SolidWorks为基础实现基于SysML的复杂产品信息集成,其SysML模型和Simscape模型均以XMI格式进行表示。其对应的meta-model模型通过 MOFLON’s MOF 2.0 editor 来获取[17]。SolidWorks模型也是基于XMI来表示的。TGG转换规则等则通过TGG规则插件来完成其功能,这里TGG的规范是通过FUJABA工具包自动形成其带操作规则的元模型来表示的[18,19],在完成转换得到Simscape模型的XMI表示后,通过后处理操作生成MathWorks Simscape平台可接受的ssc文件后,利用其相关命令如ssc_build直接生成Simscape仿真模型。

在完成上述实现的基础上,本文以图8的倒立摆系统进行实例验证分析。这里,小车的主要参数是:质量0.5kg,摩擦系数0.1N/(m·s);

倒摆的主要参数是:质量0.2kg,长度为0.3m,转动惯量为0.006kg·m2,并且假设对小车有一个恒定朝右方向的扰动力,其大小为0.2N。这里,为保持倒摆尽可能地处于垂直位置,其控制模式有两种:基本控制和实验控制。其控制方程分别如下:

Fc=-1.0000x-1.6567v+18.6854θ+3.4594ω (1)

F′c=-10.7107x-37.8345v+105.5298θ+20.9238ω (2)

式中,x为小车的位移;v为小车的速度;θ为倒摆角;ω为倒摆角速度。

基于Simscape的倒立仿真模型如图9所示。在假设倒摆的初始角度为零时,其仿真结果如图10所示,图10a是倒摆角度的变化曲线图,图10b和图10c所示分别是基本控制和实验控制结果。基于上述的仿真结果,设计人员可以进一步分析,并通过调整和优化参数达到最优的控制效果。通过上述实例可以看出,

(c)实验控制结果

在复杂机电产品最开始的系统设计阶段,就可以针对不同的设计方案进行仿真、对比,从而从一开始就排除明显不合理的设计方案。

5 结语

本文提出了一种基于SysML的、模型驱动的多域产品不同层次设计信息与仿真信息的集成框架,讨论了多域复杂产品设计时信息集成的具体问题,深入地研究了如何扩展SysML以支持系统层设计时的离散/连续混合行为的表示、仿真信息的表示、控制设计信息的表示等。并以系统层设计与仿真集成为例,详细研究了基于TGG的复杂产品信息集成方法与机制。多域多层次的复杂产品信息集成是一项工程浩大的工作,目前还不完善,后期将进一步对不同层次的设计信息及具体工具层的设计信息与仿真分析信息的集成进行深入研究。

驱动框架 篇8

1需求模型的建立

通过EMF技术才能够完成在MDWAF中的需求模型的建立,EMF技术将MOF进行了规范,使人们操作起来更加便捷。 通过抽取MOF的核心元素组成属于MOF的M3的元模型改变, 认真仔细描述UML建模语言的元模型。要想运用EMF技术建立具有持久性的模型,就必须要依靠XMI进行实现。在实践过程中,可以通过XSLT技术将较为复杂难懂的ECORE文档转化成为较易理解、较易实现的XML文档。

认真研读MDWAF的元模型定义,建立MDWAF需求的模型的过程中涉及到的改变和开模型都较为简单,较容易理解和操作。这样以来就能够满足Web App开发领域的简便操作、快速开发的需求。我们可以将Annotation添加到类图元模型中, 将class或者Attribute组成一个与之相对应的组件,然后再将其生成视图部分。笔者针对自己调研的情况,分析了类图元模型和状态机图元模型这两种元模型发现,两种元模型涉及到的概念非常繁多,涉及到的主要概念就是类图元模型中的状态概念、变迁改变、关联类概念、以及操作概念等;状态机图元模型的状态改变、变迁改变以及触发事件概念。认真研读上述两种元模型涉及到的概念,可以从建立的类图模型和状态图模型中抽取出需要的内容,并进行有效转化,将其转化为MDWAF中的平台无关模型的描述文档WADDF。

2平台无关模型(PMI)的定义

根据MVC模式将Web App开发过程中涉及到的移动终端的屏幕界面划分为三层,便于理解和操作。根据MVC模式可以将划分为三层,依次是:一是Model;二是View;三是Control-ler。通过研究分析,MVC模式中的控制层涉及到的概念非常多,控制层也较为宽,换言之,从一定程度上来讲,对Web App的解码有一定的限制作用。Web技术涉及的非常众多,如HT-ML5和Java Script。因此,我们可以用MOVE模型(Model Opera-tion View Event模型),实现MDWAF的平台无关模型的构建。 在此基础上,笔者提出了一下几个定义:

一是MDWAF中的每一个屏幕页面都可以用五个元组定义:ID ;Models; Operations;Views;Events。

ID,是用来你识别移动终端屏幕的一个页面;Model,是用来表示移动终端屏幕页面运行的数据模型;Operation,代表移动终端屏幕页面所需要的全部操作;Views,代表当前状态所对应的移动终端屏幕页面所需要的视图;Events,代表相对应的移动终端屏幕页面内涉及的操作所触发的事件结合。

二是移动终端屏幕页面内涉及到的操作集合OP可以定义为一个五元组:Id;Target Page;Parameters;Return;Action。

每一个OP都需要一个且是唯一一个Id,“Id”是用来表示当前的操作;Target Page,用来表示移动终端屏幕页面的变迁过程,针对具体的变迁情况要制定不同的操作;Parameters,表示相对应移动终端屏幕页面内操作的属于参数集;Return,对应移动终端屏幕页面内操作执行完毕后的返回结果;Action是该Operation内的具体操作。

三是移动终端屏幕界面内设计的操作所触及的事件Event可以定义为一个三元组:Dispatcher; Event Description; Event Handler。

Dispatcher表示与之相对应的事件的触发者,它一般与Event Description共同作为一个事件的完整描述。Event Han-dler表示与目前事件相对应的处理操作,一般对应的就是一个OP。

3需要模型到平台无关模型的变换

3.1状态机图的转化

一是状态图中的每一个初始状态都是用State生成一个与之相对应的Screen Page,同时还要将Screen Page转化成为与之相对应的Screenpageld。

二是状态图中涉及到的每一个变迁都是有Event和Opera-tion两个共同组成的,其格式为Event/Operation,还可以将每一个变迁描述成为一个与之相对应的Screen Page内部事件。

三是Operation命名格式为Id(Parameters):Return﹛Action﹜。 以每一个变迁的初始状态和目标状态的Name为依据将变迁描述成为一个与之相对对应的Screen Page内部操作。

3.2类图的转化

状态机图转化完成之后就要将与之相对应的类图进行转化。要完成类图的转变,就必须要将Class Name匹配到相应的Scrceenpage,从而在进一步转化成为View和Model。

一是类图中涉及到的每一个非其他类组合而成的类都必须要被转化成为一个数据模型,且归入到Models的标签下,同时还要将类图中的每一个属性都进行转化,将其转化成为具有数据模型的属性,还要将转化而成数据模型归类到对应的数据模型中。

二是类图中的每一个非其他类组合成分的类都要以Anno-tation为依据进行转化,转化成为一个组件模型,归入到Views标签下,同时还要将类图中的每个属性进行转化,转化成为组件模型中的子组件,还要将转化而成的子组件归入到对应的组件模型中。

三是类图中每个非状态图涉及到的全部操作都要进行变换,变换成为对应的Screenpage内的一个操作。

4结束语