Xây dựng hệ thống nhúng (phần 4) pdf

XÂY DỰNG
HỆ THỐNG NHÚNG
CƠ BẢN
GV: Nguyễn Ngọc Tú
Email:
Bài 04: Thiết kế -cài đặt các hệ thống nhúng
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
2
Nội dung
 Phương pháp luận thiết kế
 Luồng thiết kế
 Phân hoạch HW/SW
 Phân tích yêu cầu và đặc tả
 Ngôn ngữ đặc tả
 Thiết kế kiến trúc
 Thẻ CRC
 Đảm bảo chất lượng
 Xác nhận đặc tả
 Xem xét thiết kế
 Đánh giá tỉ lệ lỗi
 Ví dụ thiết kế thử nghiệm: HP Ink Jet
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
3
Phương pháp luận thiết kế
 Phương pháp luận thiết kế:tiến trình thiết kế
để tạo hệ thống.
 Tại sao phải có phương pháp thiết kế ?
 Nhiều hệ thống phức tạp:
 Đặc tả lớn

 Nhiều người thiết kế
 Chuyển trực tiếp tới bộ phận sản xuất.
 Quy trình đúng giúp cải thiện:
 Chất lượng – chính xác, tin cậy, dễ sử dụng
 Chi phí thiết kế sản xuất
 Thời gian tiếp cận thị trường.
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
4
Luồng thiết kế
 Luồng thiết kế:chuỗi các công việc thực hiện cho
thiết kế
 Có thể được tự động hóa một phần hay toàn bộ.
 Sử dụng công cụ CAD chuyển đổi và kiểm tra thiết kế.
 Là một phần của phương pháp, có các mô hình sau
 Waterfall
 Spiral
 Đồng thiết kế (co-design) Hardware/software
 Luồng thiết kế có thứ tự (Hierarchical design flow)
 Kỹ nghệ đồng thời
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
5
C
C
á
á
c th
c th
à

à
nh ph
nh ph
ầ
ầ
n
n
ph
ph
ầ
ầ
n c
n c
ứ
ứ
ng
ng
Góc nhìn tổng quát
Yêu c
Yêu c
ầ
ầ
u
u
Đ
Đ
ặ
ặ
c t
c t

ả
ả
T
T
í
í
ch h
ch h
ợ
ợ
p
p
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
C
C
á
á
c th
c th
à
à

nh ph
nh ph
ầ
ầ
n
n
ph
ph
ầ
ầ
n m
n m
ề
ề
m
m
T
h
i
T
h
i
ế
ế
t

k
t

k

ế
ế
(
S
y
n
t
h
e
s
i
s
,

L
a
y
o
u
t
,

(
S
y
n
t
h
e
s

i
s
,

L
a
y
o
u
t
,

…
…
)
)
T
h
i
T
h
i
ế
ế
t

k
t

k

ế
ế
(
C
o
m
p
i
l
a
t
i
o
n
,

(
C
o
m
p
i
l
a
t
i
o
n
,

…
…
)
)
Phân chia
Phân chia
HW/SW
HW/SW
Thi
Thi
ế
ế
t k
t k
ế
ế
ki
ki
ế
ế
n tr
n tr
ú
ú
c
c
X
X
á
á

c th
c th
ự
ự
c,
c,
đ
đ
á
á
nh gi
nh gi
á
á
,
,
tinh ch
tinh ch
ế
ế
(l
(l
ĩ
ĩ
nh v
nh v
ự
ự
c,
c,

ngu
ngu
ồ
ồ
n,
n,
h
h
ệ
ệ
u năng
u năng
,
,
…
…
)
)
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
6
Mô hình: Thác nước (Waterfall)
 Mô hình phát triển phần mềm đầu tiên:
Yêu cầu
Kiến trúc
Mã hóa
Kiểm tra
Bảo trì
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)

7
Mô hình: Thác nước (Waterfall)
 Mô hình: Waterfall
 Yêu cầu: xác định các đặc tính cơ bản.
 Kiến trúc: phân rã thành các module.
 Mã hóa: hiện thực và tích hợp.
 Kiểm tra: thực hiện và phát hiện lỗi.
 Bảo trì: cài gặt, gỡ lỗi, cập nhật.
 Yếu điểm
 Chỉ có sự phản hồi thông tin cục bộ.
 Không tích hợp cách thiết kế top-down , bottom-
up.
 Với giả sử là phần cứng đã có/đã xây dựng sẵn.
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
8
Mô hình: Xoắn ốc (Spiral)
Yêu cầu
Thiết kế
Kiểm tra
Tính khả thi của hệ thống
Đặc tả
Bản mẫu
Hệ thống ban đầu
Hệ thống được “gia cố”
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
9
Mô hình: Xoắn ốc (Spiral) – yếu
điểm

 Làm rõ – tinh chế yêu cầu hệ thống.
 Bắt đầu với bản sao/mô hình, chuyển dần từ hệ
thống đơn giàn thàn hệ đầy đủ các chức năng.
 Cung cấp chế độ phản hồi từ dưới lên từ các
giai đoạn trước.
 Công việc thực hiện qua các giai đoạn tốn
nhiều thời gian.
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
10
Tinh chế liên tục
specify
architect
design
build
test
Hệ thống khởi động
specify
architect
design
build
test
Hệ thống được tinh chế
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
11
Phương pháp luận thiết kế
HW/SW
Yêu cầu – đặc tả
Kiến trúc

Thiết kế HW
Thiết kế SW
Tích hợp
Kiểm tra
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
12
Phương pháp luận Đồng thiết
kế
 Kiến trúc HW/SW đồng bộ, mật thiết với
nhau:
 Cung cấp đủ tài nguyên
 Tránh tình trạng “thắt cổ chai” cho SW.
 Có thể xây dựng các phần độc lập nhưng
việc tích hợp rất quan trọng.
 Yêu cầu phản hồi thông tin từ dưới lên.
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
13
Luồng thiết kế phân cấp
 Phải được thiết kế thông qua nhiều mức
khác nhau:
 Kiến trúc hệ thống;
 Hệ HW - SW;
 Các thành phần HW - SW.
 Thường có các luồng thiết kế lặp trong quá
trình thiết kế khác.
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
14

Luồng HW/SW theo lớp
spec
architecture
HW SW
integrate
test
system
spec
HW architecture
detailed design
integration
test
hardware
spec
SW architecture
detailed design
integration
test
software
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
15
Kỹ nghệ đồng thời
 Những dự án lớn cần kiến thức nhiều người
nhiều ngành.
 Làm vài công việc trong một thời điểm để
giảm thiểu thời gian thiết kế.
 Phản hồi thông tin giúp cải tiến chất lượng và
giảm việc trễ giữa các phần .
NNTu

Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
16
Kỹ thuật của kỹ nghệ đồng thời
 Nhóm liên nhiệm vụ
 Các thành viên tập hợp từ những ngành khác nhau
 Hiện thực sản phẩm đồng thời
 Thiết kế các hệ con đồng thời để giảm thời gian thiết kế
 Tăng cường thông tin chia sẻ
 Cập nhật mới được chia sẻ và tích hợp trong thiết kế sớm nhất
có thể
 Quản lý dự án tích hợp
 Đảm bảo một người nào đóchịu trách nhiệm cho toàn bộ dự án
 Bao gồm nhà cung cấp: liên tục và sớm
 Sử dụng tốt nhất năng lực nhà cung cấp
 Chú trọng khách hàng liên tục và sớm
 Đảm bảo đáp ứng đúng nhu cầu cần thiết của khách hàng
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
17
Phân tích yêu cầu
 Yêu cầu:những mô tả không chính thức về
những gì khách hàng muốn
 Đặc tả:mô tả chính xác nhóm thiết kế nên
dẫn xuất ra
 Pha xác định yêu cầu gắn liền với khách
hàng và người thiết kế
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
18
Kiểu yêu cầu

 Chức năng:mối quan hệ xuất nhập.
 Phi chức năng:
 Tiêu tốn năng lượng
 Chi phí thiết thế
 Chi phí sản xuất
 Kích cỡ vật lý
 Thời điểm tiếp cận thị trường
 Độ tin cậy
 v v
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
19
Các yêu cầu tốt
 Đúng:mô tả đúng những gì khách hàng
muốn.
 Không mập mờ: sáng sủa và có ngôn ngữ
giải thích rõ ràng
 Đầy đủ:tất cả các yêu cầu được bao gộp
 Khả năng xác minh:cóthể thẩm tra khi
nào mỗi yêu cầu được đảm bảo trong hệ
thống cuối
 Phù hợp: các yêu cầu không mâu thuẫn
các yêu cầu khác
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
20
Các yêu cầu tốt
 Có thể sửa đổi: có thể cập nhật yêu cầu
dễ ràng
 Khả năng lần vết:

 Biết tại sao mỗi yêu cầu tồn tại
 Liên kết tài liệu nguồn tới yêu cầu
 Liên hệ yêu cầu tới hiện thực
 Lần ngược thông tin từ hiện thực về yêu cầu
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
21
Thiết lập các yêu cầu
 Phỏng vấn khách hàng
 So sánh với đối thủ
 Thông tin phản hồi từ buôn bán
 Mô hình và bản mẫu
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
22
Đặc tả
 Nắm bắt các đặc tính chức năng và phi chức năng:
 Kiểm tra tính đúng đắn của đặc tả
 So sánh đặc tả với hiện thực
 Nhiều văn phong đặc tả:
 Hướng điều khiển – hướng dữ liệu
 Văn bản – đồ họa
 Biểu diễn lại đặc tả
 UML là ngôn ngữ thiết kế - đặc tả
 Ngôn ngữ mô tả và đặc tả (SDL)
 Lưu đồ trạng thái
 Bảng AND/OR
 Ngôn ngữ máy trạng thái yêu cầu (Requirements state
machine language - RSML)
NNTu

Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
23
SDL
 Sử dụng trong thiết kế
giao thức truyền thông
 Mô hình máy trạng thái
hướng sự kiện
Điện thoại
đang KN
Tín hiệu KN
Nhấc, nhấn
điện thoại
Nhận tín hiệu
chuông
State
Input
Output
Task Decision Save
NNTu
Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
24
Lưu đồ trạng thái
 Dạng ban đầu của sơ đồ trạng thái trong
UML.
 Trạng thái phức hợp:
 OR
 AND
 Trạng thí phức hợp làm giảm sự kích cỡ của
đồ thị chuyển trạng thái
NNTu

Hệ Thống Nhúng (Spring 2008)
25
Trạng thái OR
S1
S2
S3
S4
i1
i1
i2
i2
i2
traditional
S1
S2
S3
S4
i1
i1
i2
OR state
s123