Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

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Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter
Systeme

• Prof. Dr. Holger Schlingloff
• Institut für Informatik der Humboldt Universität
• und
• Fraunhofer Institut für offene Kommunikationssyste
  me FOKUS

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Noch Fragen?

• Schema für Controller in C?
• Was ist ein Codegenerator?
• Prinzip der Übersetzung Scicos C?
• Behandlung von Schleifen?
• Unterschied Gleitkomma-Festkomma?
• Codeoptimierungen welche?
• Absicherung der Codegenerierung?
• X-in-the-Loop Was ist X?

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Codegenerierung

• Codegenerierung aus SysML/UML
• Codegenerierung aus State Machines
• Codegenerator ist Compiler für Modelle
• Wiederverwendung
• schnelle Prototyp- und Produkterstellung
• erhöhte Zuverlässigkeit gegen Programmierfehler
• automatische Optimierung des generierten Codes
• Ziel automatische Übersetzung von Modellen in
  ausführbaren (C-) Code

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Codegenerierung aus SysML

• Requirement Diagramme
• (noch) nicht wirklich für Code verwendbar
• Blockdiagramme (BDD/IBD)
• VHDL-Code
• experimentelle Tools (RTaW, c-Lab U Paderborn)
• SysML to SystemC
• Aktivitätsdiagramme
• zur Spezifikation des Kontrollflusses
• Zustandsdiagramme

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Example

• Source Mura, Panda, Prevostini Executable
  models and Verifivation from MARTE and SysML

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(No Transcript)
7
(No Transcript)
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UML Codegenerierung

• (Fast) jedes UML Tool behauptet, Code generieren
  zu können
• Wiki listet ca. 100 Tools auf (Comparison of
  code generation tools)
• Unterschiedliche Fähigkeiten
• Meist Erzeugung von Schablonen
• Hohe Schule Round-trip Engineering
• Für Eclipse-UML Acceleo, Modelio (Softeam)

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Modelio Demo vertagt
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UML Zustandsmaschinen

• neben Klassendiagrammen die am häufigsten zur
  Codegenerierung verwendete Diagrammart
• Übertragung der operationellen Semantik in die
  Zielsprache
• Beispiel Hugo-RT, U Augsburg
• nimmt beliebiges (Papyrus-) Modell
• erzeugt Java und Promela (für Model-Checking)

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Schema

• Paradigma für funktionale Systeme input-process-o
  utput
• Paradigma für eingebettete Systeme loopsense-thi
  nk-act
• Hauptschleife, endlos wiederholt
• - lies Sensorwerte - berechne Abweichung oder
  Aktion - schreibe Aktuatorwerte
• Innerhalb der Berechnung können verschiedenen
  Modi (Zustände) angenommen werden
• Codegeneratoren folgen diesem Paradigma

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Beispiel Pacemaker
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Example VDI-Pacemaker

• Verhalten (vereinfacht)
• wait for an atrial pulse to be sensed
• wait for at most the AV delay
• if within this time a ventricular pulse is
  detected, goto step 1.
• otherwise, generate a ventricular pulse and goto
  step 1.

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Allgemeines Übersetzungsschema

• s off
• while (true)
• dequeue i from input stack
• case s of
• off case i of
• dn s tape end
• tape case i of
• dn s memory
• up s off end
• memory case i of
• dn s play
• up s off end
• play case i of
• dn s tape
• up s off end end

Variable s ist der aktuelle Zustand Variable i
ist der aktuelle Input
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Sprungtabellentechnik

• tablestatexinput?state
• tableoff,dn,tape,tape,up,off,
  tape,dn,memory,...
• soff
• while (true)
• dequeue i from input stack
• stables,i

Variable s ist der aktuelle Zustand Variable i
ist der aktuelle Input
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Codegenerierung für Zustandsmaschinen

• Behandlung des Event-Pools
• Behandlung von Parallelität
• Hierarchisierung
• Completion Events
• History-States
• Übersetzungsschema
• s s0
• while (true)
• dequeue (trigger)
• let Enabled t?T t(s,(e,c,a),s), c
  true, e0 or trigger ? e
• if (Enabled not empty)
• choose some t(s,(e,c,a),s) from
  Enabled
• execute a //potentially enqueing other
  triggers
• s s

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Beispiel VisualState Codegenerierung
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Menschen- vs. maschinenlesbarer Code
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Verifikation und Reportgenerierung

• Schlüsselwort Modellprüfung (model checking)