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Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer.

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Präsentation zum Thema: "Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer."—  Präsentation transkript:

1 Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik

2 Folie 2 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Lehr-Evaluation! Um die Evaluation Ihrer Lehrveranstaltung zu starten, geben Sie den Studierenden bitte folgenden Link bekannt: https://evaluation.hu-berlin.de/evaluation/ Von da aus wird der Benutzer/die Benutzerein über die Math. Nat. Fakultät II zu seinem/ihrem Institut geführt und findet dort die zu evaluierende Lehrveranstaltung. Er/sie muss den folgenden Token eingeben eva11zuse und kann dann den Fragebogen ausfüllen.

3 Folie 3 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Diskrete Modellierung Prozess = Änderung des Zustands eines Objektes technische und informationsverarbeitende Prozesse kontinuierliche und diskrete Zustandsänderungen Zustand = Beschreibung aller beobachtbaren Größen eines Objekts physikalische Objekte: Größe, Gewicht, Temperatur, Druck,... logische Objekte: Funktions- und Variablenwerte Beschreibung eines Zustands durch Zustandsvariablen formal: Zustand = Abbildung Zustandsvariablen auf Werte Beschreibung eines Prozesses durch Zustandsübergänge Ereignis = diskreter Zustandsübergang Signal = kontinuierlich veränderbare Zustandskomponente

4 Folie 4 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Ein wenig Formalismus Labelled Transition System M=(,S,T,s 0 ) : endliches nichtleeres Alphabet der Label S: endliche nichtleere Menge von Zuständen T: endliche Menge von Transitionen, T S × A × S s 0 : Anfangszustand, s 0 S In UML wird s 0 Pseudozustand genannt Einfache Zustandsmaschine (E,C,A); =2 E × C × 2 A E: Menge möglicher Ereignisse (Trigger einer Transition) C: Bedingungen (Wächter der Transition) A: Aktionen (Effekt der Transition)

5 Folie 5 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Semantik Ablauf: w=(s 0,t 0,s 1,t 1,...,t n-1,s n ) s 0 ist der Anfangszustand, und (s i,t i,s i+1 ) T Spur (trace) eines Ablaufs w: (t 0,t 1,...,t n-1 ) Auswertungsrelation |= S × C Ablauf einer Zustandsmaschine wenn t i =(e i,c i,a i ), dann s i |= c i entweder e i = 0 und (s i,t i,s i+1 ) T, oder e i = {e} und (s i, (e i,c i,a i ),s i+1 ) T für ein e i, e e i, oder e i = {e} und (s i, (e i,c i,a i ),s i+1 ) T für jedes e i welches e, enthält und s i+1 =s i

6 Folie 6 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Daten Variablen x 1,...,x n mit Domänen D 1,...,D n Predikate / Relationen auf den Domänen p D, R D × D Erweiterte Zustandsmaschine Zustand weist Variablen Werte zu Bedingung darf Ralationen auf Variablen verwenden Effekt kann Variablen verändern Beispiel: inc (i) [i

7 Folie 7 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Parallelität und Hierarchie Komplexe Systemmodelle können viele Zustände besitzen Divide et impera: Parallelisierung und Verschachtelung

8 Folie 8 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme UML Zustandsmaschinen UML Zustandsmaschine: Menge von Regionen Region: enthält Knoten und Transitionen Knoten: Zustand, Pseudostate, Verbindungspunkt Zustand: einfach oder zusammengesetzt (ein zusammengesetzter Zustand enthält Regionen) Pseudostate: Anfangszustand, Verzweigungszustand Transition: verbindet Quell- und Zielknoten Trigger: Ereignis (msg rec, op exec) Wächter: OCL Ausdruck Effekt: Zuweisung, Auslösen eines Ereignisses

9 Folie 9 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Metamodell für Zustandsmaschinen

10 Folie 10 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Beispiele Druckschalter

11 Folie 11 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Videokamera-Schalter Video Camcorder unverständliches Benutzermanual typisch für solche Geräte Multifunktionaler Ein/Aus-Schalter: up: off down: zyklisch "tape", "memory und "play/edit Modus Intuitiv bedeutet Tape Videoaufnahme, Memory Photos und Play Wiedergabe aufgenommenen Materials

12 Folie 12 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Zustände: {off, tape, memory, play} Ereignisse: {up(), dn()} Transitionssystem

13 Folie 13 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Ein Toaster Benutzerinterface: Drehregler, Seitenhebel, Stopp-Knopf Interna: Heizelement, Auswurf Extra: Auftauen-Option Erster Ansatz: Realzeit vernachlässigt (timer event) Verfeinert: Röstzeit hängt von verschiedenen Parametern ab, z.B. Resthitze im Gerät

14 Folie 14 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Toaster – Einfache Zustandsmaschine

15 Folie 15 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Toaster – Hierarchisches Design

16 Folie 16 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Toaster – mit Variablen

17 Folie 17 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme Systematik der Modellerstellung 1. Für jedes Bedienelement (Schalter, Knopf, Sensor) die verschiedenen Positionen als Zustand und die Benutzereingaben als Ereignis 2. Für jedes Ausgabeelement die verschiedenen physikalischen Zustände modellieren 3. Steuerung zur Verbindung der Ein- und Ausgaben 4. Parallelschaltung dieser Automaten ergibt Modell der Steuerung 5. Umgebungsmodell zur Modellierung der physikalischen Realität (z.B. Sensorereignis falls Motor am Anschlag) 6. Parallelschaltung dieser Automaten ergibt Systemmodell

18 Folie 18 H. Schlingloff, SS2011 – modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme


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