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

Prof. Dr. Holger Schlingloff Prof. für Softwaretechnik (Spezifikation, Verifikation und Testtheorie) am Institut für Informatik der HU wissenschaftlicher Leiter am Fraunhofer FOKUS, System Quality Center ... immer auf der Suche nach guten Studierenden ... ... für Projekt- und Bachelorarbeiten ... ... melden Sie sich einfach!

Organisatorisches (0) Goya, Moodle, Facebook, Twitter:  Email, Webseite, (Skript?): 

Organisatorisches (1) Ungefähre Struktur: Embedded Systems: Definition, Märkte, Entwicklung, Aufbau System- und Anforderungsanalyse Modellierung Systemmodellierung (SysML) Kontinuierliche Modellierung (Simulink / Scilab) Diskrete Modellierung (UML) Codegenerierung und Modelltransformation Hardware für eingebettete Systeme Sicherheit Funktionale Sicherheit Fehlertoleranzkonzepte Werkzeugqualifikation Validierung Modellbasierter Test Verifikation und statische Analyse Spezielle Domänen Automotive Software Engineering Medizintechnik Automatisierungstechnik, Robotik

Organisatorisches (2) VL entfällt am Do., 1. Mai (Tag der Randale) am Do., 8. Mai (Tag der Informatik) am Do., 29. Mai (Tag der Himmelfahrt) weitere nach Ansage Gastdozent von der TU: Dr. Ralf Kutsche am 5. Juni (Thema Metamodellierung) Prüfung: mündlich, 30 min. nach Ferienende (Sept./Okt.)

Organisatorisches (3) Die Übung ist inhärenter Bestandteil des Moduls Eine chinesische Weisheit: „Sage es mir und ich vergesse es, zeige es mir und ich erinnere mich, lasse es mich tun und ich behalte es!“ D.h. regelmäßige Teilnahme und Abgabe aller Aufgaben ist Pflicht Diskussion über Mindestpunktzahl etc. gehört m.E. in den Kindergarten Falls Sie mal verhindert sind, lassen Sie es uns wissen und arbeiten später selbständig nach „Reasonable person principle“: Sie wollen was lernen Material wird zur Verfügung gestellt

Literatur Marwedel: Eingebettete Systeme. Springer 2007 Berns, Schürmann, Trapp: Eingebettete Systeme: Systemgrundlagen und Entwicklung eingebetteter Software. Vieweg+Teubner 2010 Schäuffele, Zurawka: Automotive Software Engineering - Grundlagen, Prozesse, Methoden und Werkzeuge effizient einsetzen. Vieweg, 4. Aufl. 2010 Löw, Pabst, Petry: Funktionale Sicherheit in der Praxis - Anwendung von DIN EN 61508 und ISO/DIS 26262 bei der Entwicklung von Serienprodukten. dpunkt Verlag, 1. Aufl. 2010 Klaus Bender: Embedded Systems - qualitätsorientierte Entwicklung. Springer 2005 Roßner, Brandes, Götz, Winter: Basiswissen modellbasierter Test. dpunkt Verlag 2010 Georg Thaller: Software Engineering für Echtzeit und Embedded Systems, BHV 1999 Weitere nach Ansage, Skript im Entstehen

Eingebettete Systeme Karikatur: Marwedel

Definitionen „System“ „Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme“ Ein „System“ ist etwas „Zusammengesetztes“ (also eigentlich alles, ein bedeutungsleeres Wort); speziell „von Menschen Zusammengesetztes“ ISO/IEC 15288:2008 [A system is] “a combination of interacting elements organized to achieve one or more stated purposes” INCOSE: [A system is] “an integrated set of elements, subsystems, or assemblies that accomplish a defined objective. These elements include products (hardware, software, firmware), processes, people, information, techniques, facilities, services, and other support elements.” Jedes System erfüllt eine Funktion, einen Zweck, zu dem es (von Menschen) zusammengesetzt wurde im Allgemeinen: Verarbeitung (d.h. Umformung, Umwandlung oder Transport) von Materie, Energie, Information

Definition „eingebettetes System“ „Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme“ Plato: Welt der Dinge – Welt der Ideen technische Systeme – Informatiksysteme Umwandlung von Materie – Umwandlung von Information Heizkraftwerk, Stanzpresse, Bagger – Taschenrechner, Übersetzer, Handy Ein eingebettetes System ist ein Informatiksystem, welches Komponente eines technischen Systems ist. „eingebettet“ bedeutet demnach: für einen spezifischen Zweck in einer technischen Umgebung entworfen, eingebaut und betrieben (Computer als fester Bestandteil einer Maschine)

Merkmale eingebetteter Systeme kennzeichnende Merkmale fester Bestandteil eines technischen Systems Zweckbestimmtheit (im Gegensatz zum Universalrechner) Interaktion mit Umgebung durch Sensorik und Aktuatorik Reaktivität, meistens Realzeitabhängigkeit sekundäre Merkmale oft für Regelungs- / Steuerungsaufgaben vorgesehen häufig Massenware, Konsumgut vielfach schlecht bzw. nicht wartbar und nicht erweiterbar für viele unverzichtbar, manchmal auch sicherheitskritisch zunehmend auch vernetzt

Beispiele wie viele eingebettete Systeme gibt es wohl hier im Raum? mit wie vielen sind Sie gestern in Berührung gekommen?

Marktbereiche Verkehrstechnik Planes, Trains & Automobiles ... Motor/Triebwerkssteuerung, X-by-wire, Lagestabilisierung, Dynamikregelung, ABS, Insassenkomfort, … Verkehrsleitsystem, Ampelsteuerung, Radarerfassung, … Automatisierungs-, Produktions- und Umwelttechnik Kraftwerks- und Fabriksteuerungen, Emissionskontrolle, Robotik Energie- und Gebäudetechnik Heizungs-, Lichtsteuerung, „intelligent home“, „smart grid“ Medizintechnik Patientensysteme, Behandlungsgeräte, Mess- und Diagnosegeräte Hausgerätetechnik Mikrowelle, Waschmaschine, Gasbrenner, Fernbedienung, Spielzeug, …

Marktrelevanz Eingebettete Systeme beanspruchen einen Marktanteil bei der Prozessor-Produktion von 98.2 %. Die restlichen 1.8% dienen dem Aufbau von interaktiven Systemen wie z. B. Laptops, Desktops und Servern 87,6% der gesamten Microcontroller-Jahresproduktion sind „prä-Win98-CPUs“, davon allein 57,6% 8-Bit-Prozessoren W. Schröder-Preikschat, http://www4.informatik.uni-erlangen.de/~wosch/Talks/040108HUB.pdf, zitiert Quelle: D. Tennenhouse. Proactive Computing. Communications of the ACM, 43(5):43–50, May 2000

Gesellschaftliche Herausforderungen Smart Cities Urbanisierung, Steigerung der Lebens- und Arbeitsqualität, bessere Ausnutzung von Ressourcen, „Smart metering“, „Smart buildings“, „Smart mobility“ Alternde Gesellschaft häusliche Umgebungen, die sich an Bewohner anpassen „Ambient assisted living“, Monitoring- und Notfallassistenzsysteme, Haushaltsroboter, Versorgungssysteme. Nachhaltige Mobilität Hybrid- und Elektrofahrzeuge, Car-Sharing, Car-to-X-Kommunikation, Verkehrsmanagementsysteme Gesundheitsfürsorge Medizinische Diagnose- und Therapiegeräte Katastrophenschutz und –management Frühwarnsysteme, Lokalisierungssysteme Energieversorgung Regelung dezentraler Energieerzeugung und -verteilung