Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

Prof. Dr. Holger SchlingloffInstitut für Informatik der Humboldt Universität

und

Fraunhofer Institut für offene Kommunikationssysteme 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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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 Systemeinput-process-output

• Paradigma für eingebettete Systemeloop{sense-think-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)1. wait for an atrial pulse to be sensed2. wait for at most the AV delay3. if within this time a ventricular pulse is detected,

goto step 1.4. 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;}

off

memorytape play

dn

dn dn

dn

up up up

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

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Sprungtabellentechnik

table=[state]x[input][state]:table=[[off,dn,tape],

[tape,up,off], [tape,dn,memory],...]

s=off;while (true){ dequeue i from input stack; s=table[s,i];}

off

memorytape play

dn

dn dn

dn

up up up

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 = {tT | t=(s,(e,c,a),s´), c = true, e=0 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)