Titelaufnahme

Titel
Model-based development of distributed embedded systems by the example of the Scicos/SynDEx framework / von Bernhard Fischer
VerfasserFischer, Bernhard
Begutachter / BegutachterinElmenreich, Wilfried
Erschienen2010
Umfangvi, 134 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Modellbasierte Entwicklung / Eingebettete Systeme / Verteilte Systeme / Scicos / SynDEx / quelloffen / Beispiele / Vergleich / handgeschrieben
Schlagwörter (EN)model-based development / embedded system / distributed system / Scicos / SynDEx / open-source / examples / comparison / hand-written
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-39834 Persistent Identifier (URN)
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Model-based development of distributed embedded systems by the example of the Scicos/SynDEx framework [2.61 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Erstellung eingebetteter Systeme wird mit erhöhten funktionellen Anforderungen, der raschen Weiterentwicklung von Komponenten, und verkürzten Lieferzeiten konfrontiert. Eine Antwort auf erhöhte Anforderungen und Komplexität sind Entwicklungsmethoden basierend auf Modellen. Die modellbasierte Entwicklung trennt fachliche und technische Belange auf verschiedenen Ebenen, und unterstützt dabei die konzeptuelle Erfassung von Systemen, automatisierte Codegenerierung, formale Verifikation, und Zertifizierung.

Diese Arbeit demonstriert den modellbasierten Entwurf von eingebetteten Systemen mit dem quelloffenen Scicos/SynDEx Framework. Scicos ist ein Modellierungs- und Simulationswerkzeug für hybride Systeme. SynDEx ist eine integrierte Entwicklungsumgebung für die Prototypenerstellung verteilter Systeme. Die Umsetzung des modellbasierten Ansatzes wird mit zwei konkreten Beispielen aus dem Bereich der Regelungstechnik auf einer Entwicklungsplattform bestehend aus mehreren vernetzten Mikrokontrollern, Sensoren, und Aktuatoren durchgeführt. Resultierende Ergebnisse helfen für mittelgroße eingebettete Systeme Vor- und Nachteile des modellbasierten Ansatzes gegenüber traditionellen, handgeschriebenen Ansätzen abzuwiegen.

Einprozessoranwendungen zeigten einen erhöhten dynamischen und statischen Speicherverbrauch im Vergleich zu handgeschriebenen Ansätzen - dagegen ist der von den Werkzeugen gebotene Komfort durch Simulation, Verifikation und automatischer Codegenerierung abzuwiegen. Unökonomisch ist der Einsatz des Frameworks für einzelne Applikationen, dies wurde durch den nötigen Aufwand für die Erstellung eines nahtlosen Modellierungs-Frameworks und den erhöhten Entwicklungsaufwand bezeugt.

Der mittels SynDEx generierte Code konnte nicht an Mikrokontroller angepasst werden ohne das Zeitverhalten der Applikation signifikant zu verändern. Das Scicos/SynDEx Framework wird deshalb nur für experimentelle Zwecke empfohlen.

Zusammenfassung (Englisch)

The embedded systems engineering industry faces increasing demands for more functionality, rapidly evolving components, and shrinking schedules. Abilities to quickly adapt to changes, develop products with safe design, minimize project costs, and deliver timely are needed. A response to the broader range of requirements and the problems brought along with system complexity are development methods based on models. Model-based development (MBD) follows a separation of concerns by abstracting systems with an appropriate intensity, such as the separation of functional requirements and specification from implementation details. MBD promises higher comprehension by modeling on several abstraction-levels, formal verification, automated code generation, and certification.

This thesis demonstrates MBD with the Scicos/SynDEx framework on a distributed embedded system. Scicos is a modeling and simulation environment for hybrid systems. SynDEx is a rapid prototyping integrated development environment for distributed systems. Performed examples implement well-known control algorithms on a target system containing several networked microcontrollers, sensors, and actuators. Results of these demonstrations support the decision-making process of either preferring MBD or classical, hand-written approaches. The addressed research question tackles the feasibility of MBD for medium-sized embedded systems.

In the case of single-processor applications experiments show that the comforts of tool-provided simulation, verification, and code-generation have to be weighed against an additional memory consumption in dynamic and static memory compared to a hand-written approach. Expenses for establishing a near-seamless modeling-framework with Scicos/SynDEx and an increased development effort indicate a high price for developing single applications, but might pay off for product families. A further drawback was that the distributed code generated with SynDEx could not be adapted to microcontrollers without a significant alteration of the scheduling tables. The Scicos/SynDEx framework forms a valuable tool set that, however, still needs many improvements. Therefore, its usage is only recommended for experimental purposes.