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18.11.2005 Software-Engineering II Eingebettete Systeme, Softwarequalität, Projektmanagement Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt.

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1 18.11.2005 Software-Engineering II Eingebettete Systeme, Softwarequalität, Projektmanagement Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik

2 Folie 2 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Übersicht 0. Einleitungsbeispiel (Mars Polar Lander) 1. Eingebettete Systeme 1.1. Definitionen (eingebettetes System, Realzeit, Prozess, Steuerung, …) 1.2. Anforderungsanalyse - allgemeine Vorgehensweise - Beispiel Türsteuergerät - systematische Ansätze; Def. Modus, Kondition, Historie - Anwendungsfallbeschreibungen 1.3. Modellierung - Timed Automata, UPPAAL - Hybride Automaten - Datenflussmodelle, SimuLink

3 Folie 3 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Time Petri Netze Modellierung von Realzeit mit Parallelität Bipartiter Graph aus Stellen und Transitionen; Marken repräsentieren Prozesse Jede Transition hat eine eigene Uhr; zurückgesetzt sobald schaltbar früheste und späteste Schaltzeit (Intervall [0, ) Transition kann erst nach Ablauf der frühesten, muss aber nach Ablauf der spätesten Schaltzeit schalten

4 Folie 4 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Erweiterungen Zeitautomaten sind fast optimal Stoppuhren unentscheidbar reelle Konstante unentscheidbar variable Geschwindigkeiten unentscheidbar - Hybride Automaten geringfügige Erweiterungen Spezialprobleme entscheidbar Rechteckautomaten Automaten mit Uhrenschlupf

5 Folie 5 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Hybride Automaten Anreicherung von Zeitautomaten um kontinuierliche Variablen z.B. doppelte Uhrgeschwindigkeit (multi-slope clocks) x =2 z.B. Stoppuhren (Anhaltemöglichkeit) x =0 z.B. nichtlineare Funktionen (gleichmäßige Beschleunigung) x =1 z.B. allgemeine Differentialgleichungen Zuweisungen in Transitionen Achtung: in Literatur auch beim Betreten eines Ortes Spezialfall Uhrenvariable nur Zuweisungen x=0, globale Konstante x =1 x>2 / x´= 2 klick / x´= 0

6 Folie 6 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Beispiel Füllstandsregelung Füllstandsanzeiger Zulauf Ablauf max min Randbedingungen 0 f(t) h 0 < f(t) < h f´(t)= k 1 *z(t) – k 2 *a(t) Steuerfunktionalität f(t) min z(t) = 1 f(t) max z(t) = 0 f0 / f´= k 1 z – k 2 a f=h / f´= – k 2 a f=0 / f´= k 1 z ok high low fmin f max / z=0 f min / z=1 Strecke Regelung mid full emty

7 Folie 7 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Katze-und-Maus-Problem fängt die Katze die Maus oder nicht? (trifft die Abwehrrakete das Projektil oder nicht?)

8 Folie 8 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Modellierung Differentialgleichungssystem für diese Variablen Ziel (x z,y z ) Katze Geschwindigkeit v k Position (x k (t),y k (t)) Konstante: v k, v m, x z, y z, x m (0), y m (0), x k (0), y k (0) Geschwindigkeitsvektor Maus v m 2 = x m 2 +y m 2 x m = x z -x m (0), y m = y z -y m (0) d mz = sqrt( x m 2 + y m 2 ) x m / v m = x m / d mz, y m /v m = y m / d mz Geschwindigkeitsvektor Katze v k 2 = x k 2 +y k 2 x k = x m -x k, y k = y m -y k d km = sqrt( x k 2 + y k 2 ) x k / v k = x k / d km, y k / v k = y k / d km Maus Geschw. v m Pos. (x m (t),y m (t))

9 Folie 9 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 hybrider Automat Konstante: v k, v m, x z, y z, x m (0), y m (0), x k (0), y k (0) Variable: x m, y m, x k, y k, x k, y k x m = x z -x m (0), y m = y z -y m (0) d mz = sqrt( x m 2 + y m 2 ) x m = x m * v m / d mz y m = y m * v m / d mz x k = x m -x k y k = y m -y k d km = sqrt( x k 2 + y k 2 ) x k = x k * v k / d km y k = y k * v k / d km startjagd nahrung rettung * (x m,y m )=(x k,y k ) (x m,y m )=(x z,y z ) *: x m =x m (0), y m =y m (0), x k =x k (0), y k =y k (0), x m = …, y m =… x k =… y k =…

10 Folie 10 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Pause!

11 Folie 11 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Datenflussmodellierung Beispiel ist stark datenorientiert Kontrollfluss nur zum Abbruch Modellierung durch Datenflussdiagramm jede Leitung entspricht einer Variablen Konstante als spezielle Variable Integratoren Rückkoppelungen

12 Folie 12 H. Schlingloff, Software-Engineering II 18.11.2005 Simulationsergebnis


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