Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Informatik, Prof. Dr. Holger Schlingloff
Projektvorlesung "Eingebette Systeme - Produktivität und Qualität"


Aktuelle Hinweise


Vorlesungsunterlagen
Alle Foliensätze (C) H. Schlingloff, M. Conrad 2009. Verwendung gestattet nur für den prvaten eigenen Gebrauch; Weitergabe nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung! Das Passwort für geschützte Archive ist auf Anfrage erhältlich.
Übungsblätter
Alle Aufgaben (C) H. Schlingloff, M. Conrad 2009. Verwendung gestattet nur für den prvaten eigenen Gebrauch; Weitergabe nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung!
Vorlesungsankündigung
Eingebettete Systeme - also informationsverarbeitende Systeme, die fest in technische Geräte eingebaut sind - stellen die nächste Revolution der Informatik dar: schon heute gibt es mehr eingebettete Systeme als Menschen auf der Welt, mit andauernden zweistelligen Zuwachsraten. Das vorherrschende Paradigma für die Entwicklung der Steuersoftware eingebetteter Systeme ist der modellbasierte Entwurf, bei dem ausgehend von einem initialen Designmodellen durch schrittweise Verfeinerung plattformunabhängige und plattformspezifische Modelle erzeugt werden, bis hin zu einem Implementierungsmodell, aus dem der Produktivcode automatisch generiert werden kann. Parallel zur Verfeinerung der Modelle erfolgt die Qualitätssicherung, bei der Simulationen und Tests bereits auf Modellebene durchgeführt werden.

In dieser neu konzipierten Projektvorlesung werden die wichtigsten Prinzipien der Konstruktion eingebetteter Systeme anhand von Beispielen behandelt. Schwerpunkt liegt dabei auf neueren Technologien zur Steigerung der Produktivität der Software-Erstellung und zur Erhöhung der Qualität der resultierenden Produkte, also der logischen Anforderungsanalyse, der Modellierung und Codegenerierung sowie dem modellbasierten Test. Anwendungsbeispiele sind aus den Bereichen Medizintechnik, Avionik, Automatisierungstechnik und automobile Steuergeräte.

Die Vorlesung kann als Projektvorlesung mit dem nachfolgenden Seminar oder einer weiteren Veranstaltung aus dem WS 2009/2010 zu einem Halbkurs kombiniert werden.

Seminarankündigung
Im Rahmen dieses Projektseminars sollen die Teilnehmer zunächst ein näheres Verständnis der modellbasierten Entwicklung an Hand praktischer Übungen mit dem weit verbreiteten Werkzeug Simulink von The MathWorks, Inc., gewinnen. Dann sollen neuere Arbeiten zum Thema modellbasierte Entwicklung und Entwurf eingebetteter Steuergeräte erarbeitet und von den Teilnehmern vorgestellt werden. Im Anschluss erfolgt eine Ausarbeitung und Bewertung der Ergebnisse des Seminars.

Die Veranstaltung findet in Zusammenarbeit mit Dr. Mirko Conrad, The MathWorks, Inc., USA, als Blockseminar an drei Wochenenden (Termine siehe oben) statt. Die Teilnehmerzahl ist beschränkt.

Vorlesung und Seminar bauen aufeinander auf. Das Seminar kann nur in Kombination mit der Projektvorlesung als Prüfungsleistung eingebracht werden, d.h. es gibt keinen separaten Seminarschein.

Themen:

  1. C. Burger: Semantik von Simulink-Modellen (pdf)
  2. P. Rahn: Clone-Erkennung in Modellen
  3. U. Ritzschke: Varianten und Variantenmodellierung
  4. J. Birkholz: Überprüfung von Modellierungsrichtlinien (pdf)
  5. Y. Xie: Entwicklung von AUTOSAR-Komponenten
  6. M. Kreikenbaum: Tool-Qualifikation nach Do 178-B und IEC 61508
  7. M. Borgmann: Modellbasierter Entwurf sicherheitskritischer Anwendungen (pdf)
  8. K. Völlinger: Testüberdeckungskriterien für Modelle
  9. J. Godesa: Modellprüfung von Simulink / Stateflow Modellen (pdf)
  10. D. Hachenberger: Erkennung von Laufzeitfehlern durch abstrakte Interpretation
  11. S. Jänisch: Verläßlichkeitsanalyse modellbasierter Entwürfe
  12. M. Werner: Automatische Code-Generierung aus Simulink-Modellen (ppt)
  13. A. Frenzel: Validierung automatisch generierten Codes
Wer noch kein Thema hat (und die Veranstaltung als Prüfungsleistung einbringen möchte), wende sich bitte baldmöglichst an mich!

Literatur
Die nachfolgende Literaturliste ist vorläufig. Die angegebene Literatur ist als Einstiegspunkt in die jeweiligen Themen gedacht, den Vortragenden steht es frei, weitere Sekundärliteratur in ihrem Vortrag zu verwenden. Nach Absprache mit den Vortragenden werden an dieser Stelle noch Verweise ergänzt.
  1. (Semantics of Simulink Models)
       R. Shenoy, B. McKay, P. Mosterman: On Simulation of Simulink Models for Model-Based Design.
          In: Handbook of Dynamic System Modeling, CRC Press, 2006.
  2. (Clone Detection in Model-Based Designs)
       F. Deissenboeck, B. Hummel, E. Juergens, B. Schätz, S. Wagner: Clone Detection in Automotive Model-Based Development.
          In: Proc. MBEES 2008
  3. (Variant Modelling)
       E. Kalix, S. Bunzel: Integration modellbasierter Entwurfsverfahren in Softwareverifikation und -entwicklungsprozesse.
          Proc. Simulations- und Testmethoden für Software in Fahrzeugsystemen (ASIM-STS 2005), Berlin, 1. - 2. März 2005, S. 111 - 124.
  4. (Modeling Guidelines Checking)
       T. Farkas, H. Röbig: Automatisierte, werkzeugübergreifende Richtlinienprüfung zur Unterstützung des Automotive-Entwicklungsprozesses.
          In: Proc MBEES 2007
       I. Stürmer, C. Dziobek, H. Pohlheim: Modeling Guidelines and Model Analysis Tools in Embedded Automotive Software Development.
          In: Proc. MBEES 2008
       P. Kodati: Implementing Model Standards. Video tutorial (13min), Mathworks Inc.
  5. (Applying Simulink to AUTOSAR)
       AUTOSAR GbR: Applying Simulink to AUTOSAR.
          AutoSAR White Paper, 2006.
       D. Rai, T. Jestin, L. Vitkin: Model-Based Development of AUTOSAR-Compliant Applications: Exterior Lights Module Case Study.
          SAE Technical Paper Series, 2008-01-0221.
  6. (Tool Certification)
       A. Kornecki, J. Zalewski: Criteria for Software Tools Evaluation in the Development of Safety-Critical Real-Time Systems.
          Proc. of PSAM-7 / European Safety and Reliability Conference, Berlin, Germany, June 2004
       R. Barry: Compiler Verification for Safety-Critical Applications
          Embedded Systems Design Europe, Jun/Jul 2007, pp.32-35
       The Mathworks, Inc: Example DO-178B qualification kit.
  7. (Model-Based Design for Safety-Critical Applications)
       M. Conrad: Using Simulink® and Real-Time Workshop® Embedded Coder for IEC 61508 Applications.
          Safety Users group, 2007, revised from Proc MBEES 2007
       B. Gran, R. Fredriksen, A. Thunem: An Approach for Model-Based Risk Assessment.
          Springer LNCS 3219, pp. 311-324, 2004.
       The Mathworks, Inc: Example IEC 61508 Certification Kit
  8. (Model Test Coverage Criteria)
       M. Friske, H. Schlingloff, S. Weißleder: Composition of Model-based Test Coverage Criteria.
          In: Proc. MBEES 2008
  9. (Model-Checking of Simulink / Stateflow Models)
       J. Palczynski: Anforderungen an einen Model-Checker für Matlab/Simulink.
          Diplomarbeit. RWTH Aachen, Dez. 2005.
  10. (Detection of Run-Time Errors by Means of Abstract Interpretation)
       The MathWorks, Inc.: Code Verification and Run-Time Error Detection Through Abstract Interpretation.
          MathWorks, Inc., White Paper, 2007
  11. (Dependability Analysis of Dodel-Based Designs)
       S. Vulinovic, H. Schlingloff: Model Based Dependability Evaluation for Automotive Control Functions.
          Proc. WMSCI 2005
  12. (Automatic Code Generation from Simulink Models)
       P. Mosterman: Automatic Code Generation - Facilitating New Teaching Opportunities in Engineering Education.
          Proc. of the 2006 Frontiers in Education Conference (FIE 2006), San Diego, California, October 28-31, 2006.
  13. (Translation Validation of Generated Code)
       M. Conrad: Model-Based Design for IEC 61508: Towards Translation Validation of Generated Code.
          Proc. ASE Workshop @ SE 2008

H. Schlingloff, 19.4.2009