Modellbasierte Software- Entwicklung eingebetteter Systeme

Transkript

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

2 Folie 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 Folie 3 Organisatorisches (0) Goya, Moodle, Facebook, Twitter: , Webseite, (Skript?):

4 Folie 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 Folie 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 Folie 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 Folie 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 Löw, Pabst, Petry: Funktionale Sicherheit in der Praxis - Anwendung von DIN EN und ISO/DIS bei der Entwicklung von Serienprodukten. dpunkt Verlag, 1. Aufl 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 Folie 8 Eingebettete Systeme Karikatur: Marwedel

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

13 Folie 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 Folie 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, zitiert Quelle: D. Tennenhouse. Proactive Computing. Communications of the ACM, 43(5):43 50, May 2000

15 Folie 15 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