Eigenschaftsorientierte Beschreibung der logischen Architektur eingebetteter Systeme

Abstract

KurzfassungAutomobile eingebettete Systeme sind komplexe und verteilte Netzwerke, die aus 20-80 Steuergeräten aufgebaut werden, auf denen jeweils eine oder mehrere Softwarekomponenten laufen. Der logische Architekturentwurf ist somit ein wichtiger Bestandteil des Entwicklungsprozesses.Die Spezifikation der Netzwerkarchitektur findet in der Entwurfsphase statt -hier werden die vernetzten Funktionalitäten und die Verbindungsstruktur zwischen den Komponenten definiert. Eine Verhaltensspezifikation für die einzelnen Komponenten wird in der Analysephase überwiegend mit informalen/semi-formalen Mitteln durchgeführt. Eine formale Spezifikation des Verhaltens wird häufig erst bei der Implementierung durchgeführt. Die Qualitätssicherung für die vernetzten Funktionalitäten findet deshalb erst durch Integrationstests und damit sehr spät in dem Entwicklungsprozess statt. Es fehlt eine hinreichend abstrakte formale Spezifikation der einzelnen Komponenten, die eine präzisere Analyse der Kompatibilität und der Inkonsistenzen in und zwischen den Verhaltensspezifikationen verschiedener Komponenten bereits in der Entwurfsphase und insbesondere vor der Erstellung einer ausführbaren Spezifikation ermöglicht.In der vorliegenden Arbeit entwickeln wir den Lösungsansatz der eigenschaftsorientierten Beschreibung der logischen Architektur eingebetteter Systeme, der eine präzise deklarative Spezifikation mit wählbarem Grad der Abstraktion für unterschiedliche Entwicklungsphasen und -Ebenen ermöglicht. Hierfür erfüllen die verwendeten Beschreibungsmittel für die logische Architektur folgende Anforderungen: Modulare Struktur-und Verhaltensspezifikation; Eindeutigkeit und Präzision durch formale Semantik der Beschreibungsmittel; Möglichkeit der Unterspezifikation / wählbarer Abstraktionsgrad der Spezifikation; Möglichkeit der integrierten Spezifikation struktureller und funktionaler Eigenschaften; Anschauliche Darstellung der Spezifikation. Die Hauptbeiträge dieser Arbeit sind die folgenden:• Die Semantik des CASE-Werkzeugs AUTOFOCUS wurde formalisiert und so erweitert, dass die modulare hierarchische Beschreibung der logischen Architektur eingebetteter Systeme vereinfacht wird. AbstractAutomotive embedded systems are complex and distributed networks consisting of 20-80 ECUs (electronic control units), on each of them single or multiple software components are running. Hence the logical architecture design is an important constituent part of the development process.The network architecture is specified in the design phase -here are defined the networked functionalities and the connection structure between the components. A behavioural specification for the single components is performed in the analysis phase prevailingly by means of informal/semi-formal techniques. A formal behavioural specification is often given at first during the implementation. The quality assurance for networked functionalities is therefore at first feasible by integration tests and hence very late in the development process. A sufficiently abstract formal specificati...