Modellgetriebene Entwicklung eingebetteter Systeme mit Eclipse

Transkript

1 Modellgetriebene Entwicklung eingebetteter Systeme mit Eclipse Dr. Lothar Wendehals Softwarearchitekt Axel Terfloth Leiter Forschung und Entwicklung Software Engineering März 2009, Kaiserslautern

2 itemis Kurzprofil Spezialist für modellbasierte Entwicklungsverfahren Gründung im Jahr 2003, etwa 130 Mitarbeiter Niederlassungen in Deutschland, Frankreich, Schweiz und Kanada Strategisches Mitglied der Eclipse Foundation Intensive Verzahnung im Bereich der Forschung Schwerpunkte: Werkzeugentwicklung für eingebettete Softwaresysteme Entwicklung von Enterprise-Applikationen Yakindu. Vom Modell zum Controller Erfahrung im Embedded-Werkzeugbau für: Robert Bosch GmbH, Beck IPC GmbH, Bucyrus International Inc.

3 Motivation Hohe Wachstumsrate im Markt der eingebetteten Systemen Hohe Wachstumsrate bei der Größe eingebetteter Systeme Hoher Zeitdruck, mehr Software in weniger Zeit Klassische Entwicklung mit C++/C/Assembler skaliert nicht Abhilfe Erfahrung aus der modernen Enterprise-Applikationsentwicklung Höhere Abstraktion und Automation Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD)

4 Integrierte Werkzeugketten für eingebettete Systeme Integrierte Entwicklungsumgebungen ideal Alle Werkzeuge gleichzeitig zur Hand Durchgängige User-Experience Gemeinsame Metamodelle für alle Werkzeuge Weniger Entwicklungs- und Wartungsaufwand Eclipse als Integrationsplattform Offen, riesige Codebasis vorhanden Eclipse C Development Tooling (CDT) Eclipse Modeling Project

5 Werkzeug- und Modellintegration Häufig inhomogene Werkzeuglandschaft Häufig keine gemeinsamen Modelle Integration Gemeinsames Modell für alle Werkzeuge Spezielles Modell eines Werkzeugs durch Transformation Synchronisation verschiedener Modelle durch Modelltransformationen Modelle werden paarweise synchronisiert Eclipse Modelling Framework (EMF) Eclipse Model-to-Model Transformation (M2M) openarchitectureware Xtend

6 Metamodellierung Allgemeine und etablierte Metamodelle für eingebettete Systeme UML mit Profil MARTE (Modeling and Analysis for Real-time and Embedded Systems) Architecture Analysis and Design Language (AADL) Blockschaltdiagramme Breite Werkzeugbasis Eclipse Model Development Tools (MDT) UML2 Aber Oft zu allgemein, komplex, kein Bezug zur Domäne

7 Metamodellierung: Domain Specific Languages (DSL) Verwenden Begriffe der Domäne Speziell zugeschnitten auf Bedarf Intuitiver erlernbar für die Benutzer Grafische oder textuelle Form Eclipse Graphical Editing Framework (GEF) Eclipse Graphical Modeling Framework (GMF) openarchitectureware Xtext Aber Erfordert spezielle Werkzeuge oder Anpassungen vorhandener Werkzeuge

8 Grafische DSL's Pro Gute Visualisierung Ansprechend Kompakt Verständlich Gut für Einsteiger Kontra Mühsames Editieren Vergleich von Modellen schwierig Blockdiagramm

9 Textuelle DSL's Pro Einfaches Editieren Kopieren & Einfügen Suchen & Ersetzen Einfach zu vergleichen und zusammenzuführen Kontra Schlechte Übersicht Eher für Experten Textuelle Definition von Blöcken

10 Validierung Semantische Einschränkungen überprüfbar Auswirkungen von Änderungen in komplexen Systemen beherrschbar Frühzeitige Erkennung und Entfernung von Fehlern Konsistente überlappende Modelle EMF Validation Framework Object Constraint Language (OCL) openarchitectureware Check

11 Validierung in Yakindu

12 Simulation und Visualisierung Ausführung auf Zielsystem z.t. nur begrenzt möglich Verhalten für Benutzer sichtbar und testbar machen Einbeziehung von Modellen in Simulation und Visualisierung Anbindung von Simulationsengines an die Modelleditoren Beispiel: Statecharts Visualisierung aktiver Zustände, Animation von Transitionen Anwendung üblicher Debugging-Techniken: Starten, Einzelschritte, Stoppen, Setzen von Breakpoints Visualisierung von temporären Werten Leider keine Eclipse-Unterstützung

13 Simulation in Yakindu

14 Codegenerierung Spezialisiert auf die Domäne Codeoptimierung Oft formale Testverfahren für Generierung notwendig Code-Coverage Messung des Generator-Codes Produktlinienentwicklung durch modulare Templates Unterschiedliche Generierung für unterschiedliche Zielplattformen Zusätzliche Informationen durch Aspekt-orientierte Anreicherung der Modelle EMF Java Emitter Templates (JET) openarchitectureware Xpand

15 Yakindu - Anwendungsbeispiel Modell einer Ampelsteuerung Kompletter Zyklus abgedeckt Modellierung mit Statecharts Validierung des Modells Simulation Codegenerierung für eingebettetes Gerät Aufspielen auf das Gerät

16 Zusammenfassung und Ausblick Eclipse bietet enorm große Basis für Embedded Entwicklungsumgebungen Open Source Idee bietet lange Verfügbarkeit Einbindung aktueller Entwicklungen Eigenentwicklungen nur notwendig zur Integration vorhandener Werkzeuge für domänenspezifische Anpassungen Embedded Initiative durch Eclipse Foundation gegründet Eclipse Embedded Day am 25. Juni in Stuttgart