Universität Stuttgart
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Item Open Access Entwicklung und Analyse zeitgesteuerter Systeme(2002) Ringler, Thomas Karl; Göhner, Peter (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)Zeitgesteuerte Architekturen versprechen aufgrund ihrer deterministischen Eigenschaften die Anforderungen zukünftiger By-Wire-Systeme in Automobilen zu erfüllen. Im Vergleich zu herkömmlichen ereignisgesteuerten Architekturen benötigen sie jedoch einen erheblich höheren Entwicklungsaufwand und erfordern deshalb neue Verfahren und Werkzeugkonzepte. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Entwicklung und Analyse zeitgesteuerter Systeme erarbeitet. Aktivitäten zur Entwicklung zeitgesteuerter Systeme werden identifiziert und in den etablierten Entwicklungsprozess der Automobilindustrie eingegliedert. In den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses erfolgt die Planung des zeitlichen Ablaufs im verteilten System. In den späten Phasen wird durch die Zeitanalyse nachgewiesen, dass die implementierten Programme geplante Zeitbedingungen stets einhalten. Die Bestimmung der maximalen Ausführungszeit von Programmen durch die Worst-Case-Execution-Time-Analyse (WCET-Analyse) ist hierfür die Grundlage und bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Dem aktuellen Trend in der Automobilindustrie Software modellbasiert zu erstellen wird Rechnung getragen, indem ein Konzept der modellbasierten WCET-Analyse entwickelt wird. Die Analyse der erstellten Modelle wird dadurch ohne die Angabe zusätzlicher Informationen durch den Anwender möglich. Dazu werden aus den Modellen heraus Informationen über das Ausführungsverhalten des Codes gewonnen. Die Übertragbarkeit des Konzepts wird aufgezeigt, indem es bei den zwei unterschiedlichen Software-Entwicklungswerkzeugen ViPER und MATLAB/Simulink/Stateflow angewandt wird. Zum praktischen Nachweis des erstellten Konzepts wird eine Werkzeugumgebung entwickelt. Anhand eines Steer-by-Wire-Fallbeispiels wird die Anwendbarkeit des Konzepts aufgezeigt. Durch die grafische Spezifikation des zeitlichen Ablaufs wird die Entwicklung verteilter regelungstechnischer Anwendungen unterstützt. Die integrierte WCET-Analyse für den in der Automobilindustrie weit verbreiteten Siemens 80C167 Mikrocontroller erfolgt voll automatisiert und bietet dem Anwender wichtige Informationen für den modellbasierten Softwareentwurf.Item Open Access Flexible web-based management of components for industrial automation(2002) Lucena, Vicente Ferreira de; Göhner, Peter (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)The development of applications based on elementary components is one of the oldest known engineering approaches. Such a procedure is well practiced, for example, in the hardware electronics industry and has been applied more and more in other domains. In the last years software components have been adopted as a meaningful solution for the construction of larger software applications improving the development productivity and improving the quality of the final products. But the more components that are available the more difficult is the proper management of those components and consequently more difficult is the proper choice of the most suitable one for solving a specific task. This thesis deals with this problem and proposes a systematic way of managing components. How to store components properly is investigated and later on how to find, understand and decide about the reuse of the most appropriate component. This thesis was centered in the industrial automation domain and a study of the most relevant characteristics of that domain was done. There is no common standardized model available for representing software components used in the industrial automation domain mainly because of the great amount of quite different component technologies being used in that domain. In fact, it is not possible to summarize all of them in only one model. The problem faced was to propose a way of constructing a repository able to deal with those technologies together and be able to represent the technical details of each one of them properly. The proposed solution involves a flexible representation for the components that consists of two parts, the first one with the common information for every component technology involved, and the second one where the specificity of each component technology is summarized. Additionally, through the systematic management process proposed, recently developed components are published before being used, and component users are conducted during the search for desired components. A prototypic tool for the management of components was constructed using technologies associated with the Internet. The necessary flexibility of the component management system was obtained through the representation of the specificity of each component technology with the eXtended Markup Language (XML) and associated technologies. In the example presented, different component technologies like JavaBeans and ViPER are successfully managed together.Item Open Access Anwendungsentwicklung mit Komponenten-Frameworks in der Automatisierungstechnik(2002) Dujmovic, Stjepan; Göhner, Peter (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)Software spielt bereits heute eine wesentliche Rolle bei der Automatisierung von Anlagen und Produkten. Die zunehmende Komplexität der Automatisierungssoftware in Kombination mit steigenden funktionalen und qualitativen Anforderungen machen es notwendig, nach geeigneten Konzepten für die Wiederverwendung von Software in der Automatisierungstechnik zu suchen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren für die Wiederverwendung von Software in der Automatisierungstechnik vorgestellt, welches sowohl die Wiederverwendung von Implementierungscode als auch von domänenspezifischen Architekturen ermöglicht. Das Verfahren basiert auf der Framework-Technologie, die bezüglich der Benutzungsfreundlichkeit, der Werkzeugunterstützung und der Anwendbarkeit in der industriellen Automatisierungs-technik um wesentliche Aspekte erweitert wird. Für die Spezifikation von invariablen und variablen Framework-Elementen wird eine neue, XML-basierte Beschreibungssprache eingeführt, welche die formalisierte Dokumentation von Framework-Informationen ermöglicht. Für die Unterstützung des Entwicklers bei der frameworkbasierten Anwendungsentwicklung wird eine neues Werkzeug konzipiert und realisiert, welches den Entwickler schrittweise durch den Prozess der Anwendungsentwicklung bis hin zur lauffähigen Anwendung führt. Mit Hilfe der Beschreibungssprache für Frameworks und dem Werkzeug für die frameworkbasierte Anwendungsentwicklung wird ein effizienter Entwicklungsprozess verwirklicht, der die Bedürfnisse des Anwendungsentwicklers in besonderem Maße berücksichtigt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Erstellung von individueller Automatisierungs-software, ohne dazu weitreichende Programmierkenntnisse vorauszusetzen. Dadurch wird die Anwendungsentwicklung auch für Personengruppen zugänglich, die über detaillierte Kenntnisse des Anwendungsbereichs verfügen, ohne gleichzeitig Programmierexperten zu sein. Weiterhin kann das Verfahren zusammen mit bestehenden Komponentenmodellen eingesetzt werden, wodurch die Integration in bestehende Entwicklungsprozesse deutlich vereinfacht wird. Auf diese Weise wird ein effizienter Entwicklungsprozess definiert, der die funktionalen und qualitativen Herausforderungen zukünftiger Automatisierungssoftware bewältigen kann.