Software-Engineering mit LabVIEW

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1 Software-Engineering mit LabVIEW Von der Idee zum fertigen Programm Philip Deppe Applications Engineer NI Germany GmbH

2 Software Engineering von der Idee zum fertigen Programm Seite 2

3 Agenda Typische Fehler bei der Erstellung von Software Softwareentwicklung nach Vorgehensmodell Software Engineering Tools Zusammenfassung

4 Typische Fehler bei der Erstellung von Software Schlechte oder keine Planung Es wird direkt mit der Codierung angefangen. Das Vorgehensmodell fehlt oder wird nicht befolgt. Zeitplan ist nicht vorhanden oder ist unrealistisch. Ein Risikomanagement wird nicht betrieben. Machbarkeitsstudie fehlt. Entwickler ist mit Tools nicht vertraut oder unzureichend ausgebildet.

5 Typische Fehler bei der Erstellung von Software Keine Source-Code-Verwaltung (oder Projekt) Flache Dateihierarchie Sauberer Stopp oder Herunterfahren wurden nicht getestet oder sind nicht implementiert. Mit der Erstellung der Applikation (.exe) wird bis zum Schluss gewartet. Schlechte oder keine Spezifikation und Bedarfsanalyse Keine oder veraltete Dokumentation Keine Code Reviews

6 Typische Fehler bei der Erstellung von Software Keine Testpläne Schlechte Fehlerbehandlung Die Systemarchitektur ist gar nicht oder nur mit großem Aufwand erweiterbar. Das System ist nicht modular aufgebaut, die Daten sind nicht gekapselt. Programmierstandards bzw. -richtlinien werden nicht beachtet.

7 Kosten für Fehlerbehebung Software-Engineering-Prozess-phase Kostenverhältnis Requirements 1 Design 3-6x Development 10x Development testing 15-40x Validation 30-70x Post-release x Based on an analysis of 63 software development projects at companies including IBM, GTE and TRW

8 Entwicklung nach V-Modell Prototyping Systemanforderungsanalyse Überprüfung und Test System-tests, Abnahme Service System- architektur Integrationstests Modularchitektur Unit Tests Entwick-lung

9 Softwareerstellungsprozess mit Unterstützung von LabVIEW-Werkzeugen System-anforderungsanalyse Systemarchitektur Entwicklung Fehlersuche & Tests Serieneinsatz Software Engineering Tools für LabVIEW und Best Practices Requirements Gateway Design Patterns LabVIEW OOP Referenzarchitekturen Real-Time MathScript Statechart Simulation Source Code Control VI Analyzer Unit Test Framework Desktop Execution Trace Application Builder FPGA Embedded Real-Time Execution Trace

10 NI Requirements Gateway Dient zur Verwaltung und Rückverfolgung von Anforderungen Vergleicht Entwicklungs- und Verifizierungsdokumente mit den formellen Anforderungen, die in Dokumenten und Datenbanken gespeichert wurden Führt Analysen zur Einhaltung von Spezifikationen durch, stellt deren Zusammenhänge grafisch dar und generiert umfassende Berichte Verfolgt definierte Anforderungen zurück, die in Formaten wie Telelogic DOORS, IBM Rational RequisitePro und Microsoft Word vorliegen können

11 Source Code Control System-anforderungsanalyse Systemarchitektur Entwicklung Fehlersuche & Tests Serieneinsatz Software Engineering Tools für LabVIEW und Best Practices Requirements Gateway Design Patterns LabVIEW OOP Referenzarchitekturen Real Time MathScript Statechart Simulation Source Code Control VI Analyzer Unit Test Framework Desktop Execution Trace Application Builder FPGA Embedded Real Time Execution Trace

12 Source Code Control Obligatorisch, falls mehr als ein einzelner Entwickler Sichert Backups als Codehistorie, wodurch zurückgehen immer möglich ist Sichert Codeintegrität durch eingeschränkte (eindeutige) Zugriffsrechte Ermöglicht Branching und Merging von Versionsständen Bietet Diff-Tool zum Untersuchen von Unterschieden in unterschiedlichen Versionsständen

13 Source Code Control LabVIEW unterstützt alle SCC-Provider, die das Microsoft Source Code Control Interface unterstützen. Nur mit LabVIEW Professional Development System (PDS) verwendbar Weitere Infos:

14 Source Code Control Meist ist der Server auf einem Netzlaufwerk. Clients holen sich aktuelle Stände vom Server als Kopie. Zur Bearbeitung muss ein Check-out durchgeführt werden.

15 Source Code Control Einbinden der Versionsverwaltung in LabVIEW

16 Source Code Control

17 Source Code Control Bei nicht durchgeführtem Check-out sollte folgender Dialog erscheinen, wenn Änderungen an den Dateien vorgenommen werden:

18 Source Code Control: Branching Verzweigen von Versionsständen in mehrere Lösungsansätze

19 Source Code Control: Merging Zusammenführen von Versionsständen

20 VIs vergleichen Vergleicht VI-Attribute, Frontpanel und Blockdiagramm

21 Tools zum Debuggen und Testen System-anforderungsanalyse Systemarchitektur Entwicklung Fehlersuche & Tests Serieneinsatz Software Engineering Tools für LabVIEW und Best Practices Requirements Gateway Design Patterns LabVIEW OOP Referenzarchitekturen Real Time MathScript Statechart Simulation Source Code Control VI Analyzer Unit Test Framework Desktop Execution Trace Application Builder FPGA Embedded Real Time Execution Trace

22 Komplexität der Anwendung gering hoch Tools zum Debuggen und Testen Unit Test Framework Funktionale Validierung Desktop Execution Trace Real Time Execution Trace Dynamische Code-Analyse VI Analyzer Toolkit Statische Code-Analyse niedrig Wie kritisch ist die Anwendung? hoch

23 VI Analyzer Werkzeug zur Verbesserung der Codequalität Zusatzpaket zu NI LabVIEW, um VIs bezüglich Einhaltung der Style Guides und Performance kontrollieren zu lassen Verfügt über mehr als 80 Tests, die auf NI Style Guides basieren Testkriterien können angepasst und als Regelset definiert werden Verfügt über eine API, um Analyseaufgaben automatisieren zu können

24 VI Analyzer: Report

25 VI Analyzer Frage: Wie kann VI Analyzer bei der Validierung helfen? Validierung setzt einheitlich lesbaren und testbaren Code voraus. VI Analyzer sorgt für einheitlichen, testbaren Code.

26 Unit Test Framework Werkzeug für Funktionstests von Modulen Automatisierte Regressionstests Tests für Codeabdeckung ( Code Coverage ) Berichterstellung

27 Unit Test Framework Eingabe Ausgabe zu testendes VI Unit Test Framework Erwartete Rückgabewert(e) Automatisierte Reporterstellung Testvektor = Eingabewert(e) + Erwartete(r) Rückgabewert(e)

28 Unit Test Framework Setup VI Teardown zu testendes VI Ausgabe Unit Test Framework Erwartete(r) Rückgabewert(e) Automatisierte Reporterstellung

29 Unit Test Framework: Code Coverage No Error Fall 0 Error Fall Fall 11.. Blockdiagramm und zwei von fünf Cases ausgeführt: ( ) / 6 = 50% Codabdeckung

30 Unit Test Framework Frage: Wie kann Unit Test Framework bei der Validierung helfen? Gut nachvollziehbare Verifizierung kann Designprobleme identifizieren. Testberichte können mit Spezifikation verglichen werden.

31 Validierung der Software VI Analyzer sorgt für einheitlichen, testbaren Code. Unit Test Framework sorgt für nachvollziehbare Verifikationstests der Software als Ergebnis einer Ausführung.

32 Dynamische Codeanalyse LabVIEW Desktop Execution Trace Toolkit Network Run-Time Execution Information VIs and Debuggable Executables LabVIEW Real-Time Execution Trace Toolkit Network Run-Time Execution Information Deployed Real-Time Applications

33 Desktop Execution Trace Toolkit Werkzeug zur Analyse des Ablaufs einer LabVIEW-Anwendung Kann Leaks (Referenzen und Speicher) entdecken. Aufzeichnung von Softwareereignissen wie Speicherallokation oder benutzerspezifischer Ereignisse Überwachung parallel laufender Threads Logging unbehandelter Fehlerzustände

34 Desktop Execution Trace Toolkit Verfolgbare Ausführungsschritte : Event Structures Memory Allocation Queues / Notifiers Reference Leaks Thread ID Unhandled Errors Dynamic / Static SubVIs Custom User Strings

35 Real-Time Execution Trace Toolkit Interaktive Analyse und Bewertung von Thread- und VI- Ausführung Optimierung der Leistungsfähigkeit durch Identifizierung der Speicherzuweisung, Stand-by-Phasen und Ressourcenkonflikte Ansicht Thread Events Ansicht VI Events

36 Zusammenfassung Das Vorgehensmodell zerlegt den Software-Entwicklungsprozess in überschaubare Abschnitte und definiert Aktionen und Ergebnisse. Ein Vorgehensmodell ist Grundlage für die Erstellung von professioneller Software. Die Einhaltung der Entwicklungsphasen verhindert chaotische Softwarebastelei. Der Einsatz von Software Engineering Tools unterstützt den Programmierer bei der Applikationsentwicklung.

37 Weiterführende Informationen Technical White Paper Series ni.com/largeapps Online Community Dedicated to Development Best Practices ni.com/community/largeapps Software Engineering Technical Manual and Exercises for LabVIEW https://decibel.ni.com/content/docs/doc-10122

38 Diskussion Vielen Dank!

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