Corso di Embedded Real Time Systems

Prof. Davide Brugali

Università degli Studi di Bergamo

Unified Modeling Language

UML

Unified Modeling Language

•It is a Specification Language for Complex systems

•The goals of UML are to:

•Provide a common, expressive visual modeling for capturing

object model semantics

•Provide a model with a formal and rigorous semantic basis that

doesn’t require too much formalism by the user

•Provide a metamodel which may be tailored and extended by

the user

•Be independent of PL and development process

2Corso di Sistemi Real Time AA 2010-2011 Prof. Brugali

Basic Building Blocks Of UML

•Use Cases and Use Case Diagrams

•Class Diagrams

•Sequence Diagrams

•Component Diagrams

•Deployment Diagrams

•State Chart Diagrams

•Collaboration Diagrams

3Corso di Sistemi Real Time AA 2010-2011 Prof. Brugali

Use Cases and Use Case Diagrams

Class Diagram

Sequence Diagram

Component Diagrams

Deployment Diagrams

State chart Diagrams

Collaboration Diagrams

State Charts

State chart Diagrams

Specifiche del problema

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Si progetti il sistema di regolazione automatica della velocità di un’autovettura. Il conducente interagisce con il sistema usando tre dispositivi:

leva di regolazione,

freno,

acceleratore.

Il sistema interagisce con il motore attraverso due dispositivi:

encoder che rileva la velocità dell’albero motore

Iniettore di benzina che varia la velocità del motore

Le condizioni iniziali di funzionamento del sistema di regolazione prevedono che:

il conducente abbia acceso il motore

il conducente stia usando l’auto manualmente

Specifiche del problema

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Successivamente il conducente interagisce con il sistema di controllo secondo le seguenti modalità:M1: il conducente sposta la leva su ACCEL mantenendola in quella posizione. Il

sistema inizia l’accelerazione automatica e l’auto acceleraM2: il conducente rilascia la leva per mantenere la velocità raggiunta. Il sistema

smette di accelerare e mantiene la velocità raggiunta dell’auto, che viene memorizzata per riferimenti futuri.

M3: il conducente usa il freno per disabilitare il sistema di guida automatico. L’auto è sotto il controllo manuale

M4: il conducente sposta la leva sulla posizione di RESUME per ripristinare il sistema di guida. Il sistema inizia una accelerazione (o decelerazione) per raggiungere la velocità precedentemente memorizzata

M5: quando la velocità memorizzata viene raggiunta questa viene mantenuta dal sistema

M6: il conducente sposta la leva sulla posizione OFF. Il sistema disabilita il controllo automatico e l’auto è sotto il controllo manuale

M7: il conducente ferma l’auto e spegne il motore

Eventi scambiati con l’ambiente esterno

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Input del conducente e reazioni del sistema

Leva

evento Accel causa accelerazione automatica se non viene premuto il freno

evento Cruise attiva il sistema di controllo e può solo seguire evento Accel

evento Resume deve essere preceduto da disabilitazione del sistema di controllo e

memorizzazione della velocità raggiunta

evento Off disabilita sempre il sistema di controllo

Freno

evento Brake Pressed disabilita il sistema di guida automatico. Il controllo automatico del

veicolo non è possibile mentre il freno è premuto. Dopo aver rilasciato il freno il controllo

automatico può essere ripristinato

Motore

evento Engine On azzera la velocità desiderata

evento Engine Off disabilita ogni attività del sistema

Cruise Control statechart

Idle

Cruising OffInitial

Accelerating

Do/Increase SpeedExit/Select Desired Speed

Resuming

Do/Resume Cruising

Cruising

Do/Maintain Speed

Engine On

Engine Off

Engine Running

Accel [Brake Off]

Automated Control

Accel

AccelCruise Reached Cruising

Off

Brake Pressed

Off

Resume [Brake Off]

Accel [Brake Off]

Statechart

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Condizioni

definiscono un aspetto del sistema che puo` essere vero o falso in un certo momento

sono associate agli events

Notazione

➢ event [condition]

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Evento ̀ `Timer``

evento speciale che specifica un evento dopo un certo intervallo di tempo

Notazione

➢ after (elapsed time)

➢ after (10 seconds)

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Esempio di Condizioni

ATM partial statechart

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Azioni

Computazione eseguita come risultato di una

transizione

Eseguita istantaneamente durante la transizione

Notazione

➢ event/action

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Esempio di Azioni

ATM partial statechart

21

Azioni Entry

Azione eseguita tutte le volte che si entra in uno stato

Eseguita prima di qualsiasi attività interna

Si usa se c`è più di una transizione che va in uno stato

Notazione

➢ entry/action

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Esempio di azioni entry

ATM partial statechart

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Azione Exit

Azione eseguita tutte le volte che si esce da uno stato

Eseguita solo dopo il completamento di tutte le attivita`interne

Si usa se c`è più di una transizione che lascia uno stato

Notazione

➢ exit/action

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Esempio di azione exit

Cruise Control partial statechart

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Attività

Sono computazioni eseguite per tutta la

durata di uno stato

Sono abilitate all`entrata in uno stato e

disabilitate all`uscita di uno stato

Notazioni

➢ event/enable activity

➢ event/disable activity

➢ do/activity

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Cruise Control statechart

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Off Light Brightpress? press?

press?

press?

WANT: if press is issued twice quickly

then the light will get brighter; otherwise the light is

turned off.

Timed Automata

Intelligent Light Control

Off Light Brightpress? press?

press?

press?

WANT: if press is issued twice quickly

then the light will get brighter; otherwise the light is

turned off.

Timed Automata

Intelligent Light Control

X:=0 X<=3

X>3

Linee guida per sviluppo di statecharts

Nome dello stato deve riflettere un intervallo di

tempo reale

Nome dello stato unico

Deve essere possibile uscire da ogni stato

STATI

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Linee guida per sviluppo di statecharts

Non confondere evento (causa) con azione

(effetto)

Nomi di eventi e azioni non ambigui

Condizioni sugli eventi hanno valore booleano

Azioni e condizioni sono opzionali: da usare solo

se necessario

AZIONI EVENTI

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Confezionamento cioccolatini

Confezionamento cioccolatini

Il sistema di confezionamento cioccolatini è composto da un nastro

trasportatore azionato da un motore, una telecamera posta

verticalmente sopra il nastro, un pistone per rimuovere i cioccolatini

dal nastro e depositarli nella confezione aperta e un pistone per

sostituire la confezione piena con una vuota.

Sul nastro trasportatore vengono depositati (a sinistra nell’immagine)

due tipi di cioccolatini (uno alla volta):

FR : Ferrero Rocher

PC : Pocket Coffee

I cioccolatini arrivano in ordine casuale.

Ogni confezione deve contenere due cioccolatini di tipo FR e un

cioccolatino di tipo PC. Viene riempita una confezione alla volta.

Confezionamento cioccolatini

Il nastro trasportatore è un sottosistema regolato che mantiene la

velocità costante. Quando un cioccolatino entra nel campo visivo

della telecamera posta sopra il nastro, il sistema di confezionamento

riconosce di che tipo è il cioccolatino. Se il cioccolatino rispetta una

delle sequenze possibili (es. FR FR PC) viene azionato il pistone

che lo deposita nella confezione aperta. Se invece il cioccolatino non

rispetta una delle sequenze possibili (es. FR PC PC) viene lasciato sul

nastro trasportatore.

Quando una confezione è completa, viene rimossa e sostituita con

una vuota.

Nello stato iniziale il nastro trasportatore è in movimento ma non ci

sono cioccolatini; la confezione aperta non contiene cioccolatini.