6 Aufgabe 5 - Entwurf

Transkript

1 6 Aufgabe 5 - Entwurf Ausgabe: Montag, Abgabe: (Eintrag ins SVN-System) Montag, : 18:00 Uhr. 6.1 Anleitung Aufgabe 5: Entwurf Für alle Gruppen: In dieser Aufgabe sollen die von Ihnen spezifizierten Funktionen entworfen werden. Die Gruppen B und C entwickeln Klassendiagramme. Zeitabläufe werden in Sequenzdiagrammen beschrieben. Sequenzdiagramme Mit Sequenzdiagrammen kann die Kommunikation zwischen Modulen (Prozessen) eines Systems oder von verteilten Systemen sehr übersichtlich dargestellt werden. Dabei werden die verschiedenen Module oder Prozesse eines Systems, die gleichzeitig existieren, als parallele vertikale Linien dargestellt, siehe Abb Nachrichten, die zwischen den Modulen ausgetauscht werden, werden als horizontale Pfeile in der zeitlichen Reihenfolge, in der sie auftreten, dargestellt. Dies erlaubt die graphische Darstellung der Spezifikation einfacher Laufzeitszenarios. Die Namen der Softwaremodule oder Prozesse stehen dabei über jeder Linie. Über den Pfeilen stehen die Namen der Funktionen, die von den Modulen aufgerufen werden müssen, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, Abb Gruppe A: SW-Entwurf für den Sensor/Aktor-Knoten Im Falle des Sensor/Aktorknotens (SAK) ist die HW vorhanden, es handelt sich um eine reine SW-Entwicklung für die BTnode-Hardwareplattform. Kommunikation zwischen den Modulen Ausgehend von der SW-Struktur des SAK, die Sie bereits in Aufgabe 4 entworfen haben, sollen Sie in Aufgabe 5 die Kommunikation zwischen den Modulen anhand von Sequenzdiagrammen festlegen. Ein Beispiel für ein Sequenzdiagramm zeigt Abbildung 6.1 für den Dienst Lampe Einschalten. Ein Beispiel für das Sequenzdiagramm der Polling -Aktion für den Notfallschalter zeigt Abbildung

2 Abbildung 6.1: Sequenzdiagramm für den Befehl Lampe Einschalten Von der Real Time Clock (RTC) geht in bestimmten Zeitintervallen ein Event-Befehl über den Dispatcher des Betriebssystems (OS). Dieser startet über einen Thread das Modul Notfallmonitor oder Notfallmanager, der einen Befehl asknfstatus() an den Notfallsensor schickt. Das Modul Notfallsensor liest den Schalter-Zustand an einem GPIO-PIN aus, der danach vom Notfall-Monitor über den Speicher-Manager in ein Register des Speichers geschrieben wird. Abbildung 6.2: Sequenzdiagramm für Notfallschalter-Polling Kommunikation zwischen BTnode und Mobiltelefon (MT) Die Kommunikation zwischen BTnode und dem MT soll über das Logical Link and Adaption Protocoll (L2CAP) erfolgen. 52

3 6.1.2 Gruppe B: Entwerfen der Klassen für das Anwendungsprogramm des Mobiltelefons Mit Aufgabe 5 erstellen Sie den Entwurf für das Systemteil Mobiles Telefon. Die SW- Architektur des MT ist vorgegeben. Sie entwerfen zunächst die Klassen für Ihr Anwendungsprogramm und dokumentieren diese im Entwurfsdokument. SW-Architektur des Mobiltelefons Abbildung 6.3 zeigt vereinfacht die CLDC/MIDP-Architektur in Bluetooth-Geräten. Die eigenen Anwendungs-Klassen werden aus den geforderten Funktionen entwickelt. Abbildung 6.3: Softwarearchitektur des MT (vereinfacht) Abbildung 6.4 zeigt das Sequenzdiagramm der Client-Server Kommunikation (Mobiltelefon zu einem BT-Gerät). Übernehmen Sie dieses Sequenzdiagramm ins Entwurfsdokument und erklären Sie den Ablauf des Datenaustauschs. Die Festlegung der Klassen In der aktuellen Aufgabe sollen Sie die Klassen für Ihr Anwendungsprogramm entwerfen. Vor allem gefragt sind a) Namen der Klasse, b) Zuständigkeit jeder Klasse und c) Kollaborationen der Klassen untereinander (Klasse A verwendet Klasse B um Zuständigkeit C zu erledigen). Sie sollten erstmal einen groben Vorschlag ausarbeiten und Ihrem Tutor vorstellen, um noch eventuelle Korrekturen einzuarbeiten. Ihr Design kann auf der BluetoothDemo des JWT aufbauen, es hat aber auch Vorteile ein komplett eigenes Design zu versuchen, da für die gegebene Kommunikationsumgebung eventuell andere 53

4 Abbildung 6.4: Sequenzdiagramm zu Client-Server Kommunikation Schwerpunkte gefragt sind. Der erste Entwurf sollte auf jeden Fall bereits folgende Punkte berücksichtigen: a) Modularität (keine zu vollgestopften Klassen), b) Erweiterbarkeit (bspw. einfaches Einpflegen weiterer Dienste) c) Abstraktion der Kommunikation von der Benutzeroberfläche mittels Nebenläufigkeit/Threads. d) Das Programm soll robust sein, d. h. beispielsweise, dass Fehler, z. B. fehlerhafte Tastatureingaben, das Programm weder abstürzen noch beenden sollen. Im Fehlerfall soll der Fehler angezeigt werden, das Programm geht an die Stelle vor der Tastatureingabe zurück und unterbricht auch nicht die Verbindung zum Server. Kommunikation zwischen Mobiltelefon (MT) und den Servern Die Kommunikation zwischen MT und der BTnode soll über das Logical Link and Adaption Protokoll (L2CAP) erfolgen. Die Kommunikation zwischen MT und dem Host soll über das Serial-Port-Profile (SPP) erfolgen. 54

5 6.1.3 Gruppe C: Host Kurze Einführung in die SW-Architektur des Host Abbildung 6.5 zeigt ein vereinfachtes Bild der SW-Architektur im Host. Die Anwendungen, die in unserem Bild auf den Java-APIs und dem BT-Stack liegen, stellen bereits die Funktionen unseres kleinen Informationssystems dar. Allerdings sind keine Klassen dargestellt. In der Aufgabe 5 sollen Sie die Klassen selbst entwerfen. Abbildung 6.5: Vereinfachte SW-Architektur im Host-PC In unserem Praktikum werden wir den standardisierten Suchassistenten nicht verwenden, da es in der Vergangenheit Kompatibilitätsprobleme gab. Stattdessen werden wir einen eigenen Suchassistenten auf der Basis des Serial Port Profile (SPP) entwickeln. Java APIs für Bluetooth Java bietet durch die JSR-82 (Java Specification Request 82) ein optionales Paket für J2ME an, welches eine Schnittstelle für Javaprogrammierer zur Nutzung von Bluetooth bietet. Die JSR-82 API bietet den Zugriff auf: 1. Reine Datenübertragungen (Sprache und Daten) 2. Die folgenden Protokolle: L2CAP (nur verbindungsorientiert) SDP OBject Exchange protocol (OBEX) RFCOMM 3. Die folgenden Profile: 55

6 Generic Access Profile (GAP) Service Discovery Application Profile (SDAP) Serial Port Profile (SPP) Generic Object Exchange Profile (GOEP) Die API soll dem Programmierer die Möglichkeit bieten: 1. Services zu registrieren 2. Services und Geräte zu finden 3. RFCOMM, L2CAP und OBEX Verbindungen aufzubauen 4. Diese Tätigkeiten auf eine sichere Art durchzuführen All diese Funktionen sind in den beiden Paketen javax.bluetooth und javax.obex enthalten. Abbildung 6.6: Einfaches Sequenzdiagramm für die Kommunikation zwischen Host und MT: Gerätesuche, Verbindung (ohne Authentifizierung), Dienstanfrage und Dienstangebot Beispiele von Sequenzdiagrammen sind in Abbildung 6.6 und 6.7 gezeigt. In den Abbildungen ist links der Host als Server dargestellt, rechts das Mobile Telefon als Client. In Abbildung 6.7 ist eine Verzweigung bei der Auswahl der Dienste gezeigt. Die Aktionen: Gerätesuche (Inquiry) und Geräteauswahl, sowohl als auch die erste Verbindung zum Gerät sind weggelassen. 56

7 Abbildung 6.7: Dienstselektion, Verbindung zum selektierten Dienst Die Festlegung der Klassen In der aktuellen Aufgabe sollen Sie die Klassen für Ihr Anwendungsprogramm entwerfen. Vor allem gefragt sind a) Namen der Klasse, b) Zuständigkeit jeder Klasse und c) Kollaborationen der Klassen untereinander (Klasse A verwendet Klasse B um Zuständigkeit C zu erledigen). Sie sollten erstmal einen groben Vorschlag ausarbeiten und Ihrem Tutor vorstellen, um noch eventuelle Korrekturen einzuarbeiten. Der erste Entwurf sollte auf jeden Fall folgende Punkte berücksichtigen: a) Modularität (keine zu vollgestopften Klassen), b) Erweiterbarkeit (bspw. einfaches Einpflegen weiterer Dienste) c) Abstraktion der Kommunikation von der Benutzeroberfläche mittels Nebenläufigkeit/Threads. d) Das Programm soll robust sein, d. h. beispielsweise, dass Fehler, z. B. fehlerhafte Tastatureingaben, das Programm weder abstürzen noch beenden sollen. Im Fehlerfall soll der Fehler angezeigt werden, das Programm geht an die Stelle vor der Tastatureingabe zurück und unterbricht auch nicht die Verbindung zum Client. Kommunikation zwischen Host und Mobiltelefon (MT) Die Kommunikation zwischen Host und MT soll über das Serial-Port-Profile (SPP) erfolgen. 57

8 6.2 Aufgabe Gruppe A Das Erstellen der UML-Sequenzdiagramme und das Zeichnen dieser Diagramme auf der Basis der SW-Architektur ist die eigentliche Entwicklungsarbeit für den Sensor/Aktorknoten. Daher entwerfen Sie die Diagramme sorgfältig, Sie erleichtern sich damit sehr das Kodieren. Die folgende Gliederung Ihrer Abschnitte ist ein Vorschlag. Sie können noch weitere Gliederungspunkte hinzufügen. Gliederungspunkte weglassen können Sie nur mit Absprache Ihres Betreuers. 1. Schreiben Sie die Einleitung des Entwurfsdokuments. Als Vorlage für die Einleitung können Sie z. B. die Einleitung der Spezifikation nehmen. 2. Schreiben Sie Abschnitt 3.1: Einführung. Eine kurze Einführung zu Abschnitt 3: Der Sensor/Aktorknoten: Fügen Sie in diesen Abschnitt das Bild Ihrer SW- Architektur des SAK ein und beschreiben Sie diese kurz. 3. Schreiben Sie Abschnitt 3.2.: Zusammenfassung der Dienste des SAK. Schreiben Sie Abschnitt 3.3.: Antwort auf die Dienstanfrage. Beschreiben Sie hier die Kommunikation bei der Dienstabfrage und die Antwort, verweisen Sie auf das Protokoll in der Spezifikation. Schreiben Sie Abschnitt 3.3.1: Sequenzdiagramm Dienstanfrage. 4. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.: Die Sensordienste. Entwerfen und zeichnen Sie zu jedem Abschnitt das Sequenzdiagramm und schreiben Sie jeweils etwas Text dazu. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.1: Sequenzdiagramm Beleuchtung-Statusabfrage. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.2: Sequenzdiagramm Beleuchtung-Status-Polling. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.3: Sequenzdiagramm Notfall-Statusabfrage. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.4: Sequenzdiagramm Notfall-Status-Polling. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.5: Sequenzdiagramm Batterie-Statusabfrage. Schreiben Sie Abschnitt 3.4.6: Sequenzdiagramm Batterie-Status-Polling. 5. Schreiben Sie Abschnitt 3.5.: Die Aktordienste. Entwerfen und zeichnen Sie zu jedem Abschnitt das Sequenzdiagramm und schreiben Sie jeweils etwas Text dazu. Schreiben Sie Abschnitt 3.5.1: Beleuchtung Einschalten. Schreiben Sie Abschnitt 3.5.2: Beleuchtung Ausschalten Gruppe B Die SW-Architektur des Mobiltelefons ist vorgegeben. In dieser Aufgabe sollen Sie die Klassenstruktur für Ihre Anwendung entwerfen und dokumentieren. Die folgende Gliederung Ihrer Abschnitte ist ein Vorschlag. Sie können noch Gliederungspunkte hinzufügen. Gliederungspunkte weglassen können Sie nur mit Absprache Ihres Betreuers. 58

9 1. Schreiben Sie etwas Text zu Abschnitt 2: Aufbau des Systems. Als Vorlage dafür kann das entsprechende Kapitel des Pflichtenhefts oder der Spezifikation dienen. 2. Schreiben Sie Abschnitt 4.1: Einführung. Eine kurze Einführung zu Abschnitt 4: Der mobile Knoten: übernehmen Sie in diesen Abschnitt ein Bild der SW- Architektur des Mobiltelefons (MT) aus der Anleitung und beschreiben Sie diese. Schreiben Sie Abschnitt 4.2: Kommunikation mit den Servern. Sie können das Sequenzdiagramm aus der Anleitung übernehmen (oder besser: neu zeichnen). Beschreiben Sie das Sequenzdiagramm. 3. Entwerfen Sie die Klassen für die MT-Anwendung, empfohlen wird ein Design mit sauberer Trennung von GUI und Kommunikation. Sie können sich auch an der BluetoothDemo des JWT orientieren, die dort verwendeten Klassen sind aber nur bedingt geeignet und müssen an Ihre Anwendung angepasst werden. Sie müssen mindestens drei Klassen entwerfen (GUI, Kommunikation, Dienste), aber es gibt noch weitere sinnvolle Klassen/Abstraktionen. 4. Beschreiben Sie die Klassen und die Kommunikation zwischen ihnen im Abschnitt 4. Die Klassen müssen die Dienste, wie sie in der Spezifikation spezifiziert sind, ausführen können. Zeichnen Sie dafür die Klassendiagramme. überlegen Sie sich, ob Sie für die Kommunikation mit dem Host und dem Sensor/Aktorknoten eigene Klassen verwenden. Es bietet sich an, für das Quiz eine separate Klasse anzulegen Gruppe C In dieser Aufgabe entwerfen Sie den Serverteil des Host. 1. Schreiben Sie Abschnitt 4.1 eine Einführung in das Kapitel 4: Der Host-Knoten. Übernehmen Sie in diesen Abschnitt das Bild der SW-Architektur des Host aus der Anleitung (oder besser: zeichnen Sie selbst eine) und beschreiben Sie diese kurz. 2. Schreiben Sie Abschnitt 4.2: Kommunikation mit dem Client. Sie können sich am Sequenzdiagramme aus der Anleitung orientieren. Beschreiben Sie die entworfenen Sequenzdiagramme. 3. Entwerfen Sie die Anzeige-(GUI)-Klassen (auf der Basis von Swing) entsprechend der Spezifikation und beschreiben Sie diese in Abschnitt Entwerfen Sie die Klassen für die Host-Anwendung auf der Basis ihrer spezifizierten Dienste und beschreiben Sie diese in Abschnitt 4.4. Beschreiben Sie die Kommunikation zwischen den Klassen. Zeichnen Sie die Klassen als Klassendiagramm. 5. Entwerfen Sie den Quiz-Dienst und achten Sie auf eine gute Integration dieses Dienstes in ihren Systementwurf. Überlegen Sie sich das Frage- und Antwortspiel an dieser Stelle genau. Es erleichtert Ihnen später das Kodieren sehr. Beschreiben Sie das Quiz in Abschnitt 4.5 und sprechen Sie den Entwurf mit Gruppe B ab. Vermeiden Sie Redundanz zur Spezifikation!! 59