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Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

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.

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Modellbasierte Software-Entwicklung eingebetteter Systeme

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Presentation Transcript

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

  2. 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!

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

  4. 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

  5. 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.)

  6. 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

  7. 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

  8. Eingebettete Systeme Karikatur: Marwedel

  9. 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

  10. 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)

  11. 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

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

  13. 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, …

  14. 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

  15. Gesellschaftliche Herausforderungen • Smart CitiesUrbanisierung, 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 MobilitätHybrid- und Elektrofahrzeuge, Car-Sharing, Car-to-X-Kommunikation, Verkehrsmanagementsysteme • GesundheitsfürsorgeMedizinische Diagnose- und Therapiegeräte • Katastrophenschutz und –managementFrühwarnsysteme, Lokalisierungssysteme • EnergieversorgungRegelung dezentraler Energieerzeugung und -verteilung

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