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23.6.2009 Eingebettete Systeme Qualität und Produktivität Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer.

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1 Eingebettete Systeme Qualität und Produktivität Prof. Dr. Holger Schlingloff Institut für Informatik der Humboldt Universität und Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik

2 Folie 2 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme War wir bislang hatten 1. Einführungsbeispiel (Mars Polar Lander) 2. Automotive Software Engineering 3. Anforderungsdefinition und -artefakte Lastenheft TSG Ziele und Szenarien Strategien 4. Modellierung physikalische Modellierung Anwendungs- und Verhaltensmodellierung Berechnungsmodelle, zeitabhängige & hybride Automaten Datenflussmodelle (Katze und Maus) 5. Regelungstechnik PID-Regelung HW für Regelungsaufgaben speicherprogrammierbare Steuerungen

3 Folie 3 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme Eingebettete Systeme: Software keine dynamische Speicherzuteilung, möglichst keine Zeiger feste Instanziierung, festes Linking Komponenten sind ereignisgetrieben, reagieren auf Unterbrechungen von Sensoren oder Uhren, indem sie ihren Zustand ändern und Nachrichten verschicken Kommunikation über Nachrichten auf fest zugeteilten Speicherplätzen Programmierung in den allermeisten Fällen C, selten Assembler, manchmal Java Bytecode (JVM?),.Net? Spezifikation durch Modelle (z.B. StateCharts, SimuLink) Codegenerierung, Entwurfsmuster

4 Folie 4 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme Software-Entwurfsmuster Control Loop innerhalb einer festen Schleife werden die Sensorwerte abgelesen, Aktionen berechnet, und Aktuatorausgänge angesteuert Special Task Agent Prozess wird durch Ereignis angestoßen, führt Berechnung durch, legt sich wieder schlafen Watchdog Komponente, die regelmäßig angestoßen (gefüttert) werden muss, ansonsten leitet sie eine Ausnahmebehandlung an (beißt) Sanity Check eine Task rechnet, die andere überwacht die Plausibilität TMR dreifach modulare Redundanz mit Voting, siehe nachher

5 Folie 5 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme speicherprogrammierbare Steuerungen (engl. PLC, programmable logic controller) seit 1960-er Jahre Standard in der Automatisierungstechnik normierte Anschlüsse 24V; hinter jedem Eingang Entprellung und elektrische Trennung; Ausgänge für Relais oder Halbleiter EPROM programmierbar über serielle Schnittstelle Feldbus- und Netzanbindungsmöglichkeiten Ausführungsmodell: Control Loop Start und Stoppzustand, Selbstdiagnose Programmierung während Stopp, Initialisierung beim Start verschiedene Programmiermöglichkeiten (DIN EN 61131) IL/AWL (Instruction List, Anweisungsliste), ST (strukturierter Text) LD/KOP (Ladder Diagram, Kontaktplan), FBD/FUP (Funktionsplan), SFC/AS (Sequential Function Chart, Ablaufsprache) Beispiel SPS

6 Folie 6 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme SPS - Grundsätzlicher Aufbau aus:

7 Folie 7 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme SPS - Programmierung

8 Folie 8 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme Beispiel: SPS-Simulator TrySim

9 Folie 9 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme anderes Beispiel: WinSPS

10 Folie 10 H. Schlingloff, Eingebettete Systeme Reaktionszeiten maximale Reaktionszeit setzt sich zusammen aus 1.Hardwareverzögerung an den Eingängen 2.Abfragezeit an den Eingängen 3.Systemverwaltungszeit 4.Signalverarbeitungszeit 5.Hardwareverzögerung an den Ausgängen


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