Software and hardware models in component-based development of embeddded systems: international dual doctorate - Lednicki, Luka (L. Lednicki ; Maelarden University Sweden ; Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računovodstva, 2015)
Sažetak Povećanjemsloženostmodernihugradbenihsustava u njihovomrazvoju se svečešćepokušavaprimijenitipristuptemeljennaprogramskimkomponentama. Koristećiovajpristupsustavi se izrađujusastavljanjemprogramskihkomponenata - većpostojećihelemenatanamijenjenihvišestrukomkorištenju. Ovakavnačinrazvojamože, izmeđuostalog, znatnoskratitivrijemeizradesustava, smanjitikoličinugrešaka u sustavuteučinitisustavepredvidljivijima. Jedanodaspekataključnih u razvojuugradbenihsustava je visokstupanjpovezanostiprogramskepodrškeisklopovlja. Iakopostojemnogemetodekojeomogućujumodeliranjesklopovljaiolakšavajurazvojprogramskepodrškespecifičnezasklopovlje, one surijetkointegrirane s metodamarazvojatemeljenimnakomponentama.Ciljovograda je unaprijeditiprocesrazvojaugradbenihsustavatemeljennaprogramskimkomponentamakoristećikombinacijuprogramskihisklopovskihmodela.Ciljradaostvaren je sljedećimdoprinosima: doprinos 1 - model ugradbenogsustavatemeljennaprogramskimkomponentamakojiuključujesenzoreiaktuatore, doprinos 2 - metodasintezeprogramskogkodaizpredloženogkomponentnogmodela, doprinos 3 - metodaautomatskoggeneriranjakomunikacijskihkomponenata u modelimaraspodjeljenihugradbenihsustava, doprinos 4 - metodakompozicijskeanalizevremenskihkarakteristikaiopterećenjaprocesnihčvorova u sustavimatemeljenimnaprogramskimkomponentama. Proširenisažetak Povećanjemsloženostmodernihugradbenihsustava u njihovomrazvoju se svečešćepokušavaprimijenitipristuptemeljennaprogramskimkomponentama. Koristećiovajpristupsustavi se izrađujusastavljanjemprogramskihkomponenata - većpostojećihelemenatanamijenjenihvišestrukomkorištenju. Ovakavnačinrazvojamože, izmeđuostalog, znatnoskratitivrijemeizradesustava, smanjitikoličinugrešaka u sustavuteučinitisustavepredvidljivijima. Jedanodaspekataključnih u razvojuugradbenihsustava je visokstupanjpovezanostiprogramskepodrškeisklopovlja. Iakopostojemnogemetodekojeomogućujumodeliranjesklopovljaiolakšavajurazvojprogramskepodrškespecifičnezasklopovlje, one surijetkointegrirane s metodamarazvojatemeljenimnakomponentama. Ciljovograda je unaprijeditiprocesrazvojaugradbenihsustavatemeljennaprogramskimkomponentamakoristećikombinacijuprogramskihisklopovskihmodela. U okviruradaistraženasu tri aspektarazvoja: (i) kakopružitipodrškuzaintegracijusenzoraiaktuatora u razvojutemeljenomnaprogramskimkomponentama, (ii) kakounaprijeditirazvojraspodjeljenihsustavakoristećimodeleprogramskepodrškeimodelesklopovlja te (iii) kakoanaliziratisvojstvasustavaupotrebomspomenutihmodela. Ciljradaostvaren je sljedećimdoprinosima: doprinos 1 - model ugradbenogsustavatemeljennaprogramskimkomponentamakojiuključujesenzoreiaktuatore, doprinos 2 - metodasintezeprogramskogkodaizpredloženogkomponentnogmodela, doprinos 3 - metodaautomatskoggeneriranjakomunikacijskihkomponenata u modelimaraspodjeljenihugradbenihsustava, doprinos 4 - metodakompozicijskeanalizevremenskihkarakteristikaiopterećenjaprocesnihčvorova u sustavimatemeljenimnaprogramskimkomponentama. Doprinos 1 proširujepostojećikomponentni model ProCom mogućnošćuopisivanjasenzoraiaktuatora. Osimsamogopisasenzoraiaktuatora, novi model omogućujeispecificiranjenačinanakojisuoviuređajispojeninaprocesnečvorovesustava. Postojećeprogramskekomponentemodela ProCom proširenesuopisomovisnosti o senzorimaiaktuatorima. Vezeizmeđuprogramskepodrškeisklopovljaopisuju se pridruživanjemelemenatamodelasklopovljaovisnostimaprogramskihkomponenata. Predloženi model promičeponovnokorištenjejednomrazvijenihelemenatajasnimrazdvajanjemonihelemenatakojisuneovisni o kontekstuodelemenatakojisuspecifičnizapojedinisustav. U svrhuevaluacije model je implementiran u okviruprototipnogalataiprimjenjennarealističniprimjer, čime je pokazano da je pristupprikladanzamodeliranjestvarnihsustava. U okvirudoprinosa 2 razvijena je metodakojanatemeljumodelapredloženog u doprinosu 1 automatskistvaraprogramskikodzakomunikacijuprogramskihkomponenatasasenzorimaiaktuatorima. Metodadefiniradvijegrupeelemenataprogramskogkoda: ulazneelementeiizlazneelemente. Ulaznielementipodobnisuzavišestrukokorištenjete se pridružujuelementimamodelakojisuneovisni o kontekstu. Izlaznielementikodastvaraju se automatski, natemeljuelemenatamodelaspecifičnihzasustav. Dobivenakombinacijaulaznihiizlaznihelemenatapružapotpunukomunikacijuizmeđuprogramskihkomponenataisklopovlja. Doprinos je evaluiranprimjenomprototipnogalatanarealističniprimjer. Rezultatievaluacijepokazalisu da generiranikodpružatočnuimplementacijukomunikacije. Evaluacija je takođerobuhvatilamjerenjepovećanjavremenaizvođenjaizauzećamemorijedobivenogkoda. Doprinos 3 činirazvojniokvirkojiomogućujeautomatskostvaranjekomunikacijeizmeđučvorovaraspodijeljenihaplikacijatemeljenihnaprogramskimkomponentama. Komunikacija se implementiradodavanjemprogramskihkomponenata u modeleaplikacijespecifičnezapojedinečvorovesustava. Ove komponentestvaraju se natemeljumodelaaplikacijeneovisnog o sklopovljusustavaimodelakojiopisujesklopovlje. Razvojniokvirpodijeljen je u module, međusobnopovezanesamounaprijeddefiniranimsučeljima, čime se olakšavajuprilagođavanjemetoderazličitimkomponentnimmodelimainadogradnjaokviranovimmogućnostima. Razvojniokvir je primijenjennanormu IEC 61499 te je implementiranprototipnialat. Evaluacijadoprinosaizvršena je primjenomrazvojnogokviranaprošireniprimjerinadvijestudijeslučaja. Modelidobiveniautomatskimstvaranjembilisu u skladu s očekivanimrezultatima, dok je dobivenakomunikacijaispravnoimplementiralafunkcionalnostsustava. Doprinos 4 ovogarada je metodaanalizesvojstavasustavaizrađenihnormom IEC 61499. Predloženametodaanalizepodjeljena je nadvadijela: analizunajdužegvremenaizvođenjaianalizuopterećenjaprocesnihčvorova. Izračunnajdužegvremenaizvođenjadijelovaaplikacijetemelji se nakonceptukompozicijekomponenata. Analizaopterećenjaprocesnihčvorovaomogućena je proširenjemanalizenajdužegvremenaizvođenja, u istovrijemeuzimajući u obzirimodelesklopovlja. Zaobjemetodeanalizeimplementiranisuprototipnialati. Istialatisuupotrijebljeni u svrhuevaluacije, primjenjujućiihnaprimjerepreuzeteizdvapostojećaalatazarazvojsustavapomoćunorme IEC 61499. Dijelovianalizetakođersuevaluiraniprimjenomprototipnogalatanaskuptestova. Evaluacija je pokazala da je predloženaanalizaprimijenjivanastvarnesustavete da algoritmianalizeimajuvisokuučinkovitost. Rezultatitestovapokazalisuispravnostpojedinihdijelovaanalize.