System Design Toolkit

1. System Design Toolkit Ein Werkzeug zur Gestaltung von Benutzerschnittstellen für Embedded Systems System Design Toolkit

2. Die Qualität der Bedienoberfläche ist entscheidend für den Markterfolg Anmutung Erster Eindruck, einfache Zugänglichkeit der Grundfunktionen Beeinflußt Kaufentscheidung Bedienbarkeit Empfundener Nutzen im täglichen Gebrauch Beeinflußt Kundenzufriedenheit und damit langfristige Kundenbindung System Design Toolkit

3. User Experience und die unterschiedlichen Sichtweisen von Herstellern und Kunden System Design Toolkit • Sicht des Herstellers • Zentriert auf die technische Lösung des Problems • Zielgruppe „Power User“ • Bedienoberfläche dient dazu, alle technischen Möglichkeiten des Produkts zugänglich zu machen • Sicht des Kunden • Produkt löst ein Problem unter vielen • Bedienoberfläche soll diese Lösung einfach zugänglich machen • Produkt soll Abläufe verein-fachen, nicht komplizieren

4. Bessere Produkte durch Mitwirkung der Kunden bei der Entwicklung Voraussetzung: • Überwindung der Sprachbarrieren: Hersteller denken in technischen Kategorien, Kunden sehen die Anwendung Lösungsansatz • Verständliche Beschreibung von Abläufen • Einsatz von Prototypen • Sobald Entwürfe ‚greifbar‘ werden entsteht ein Dialog zwischen Kunden und Entwicklern System Design Toolkit

5. Aufgabe des HMI Designers Typische Struktur eines embedded System Technische Kompetenz des Herstellers System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

6. System Design Toolkit Anwendungsbereich: Partizipativer Systementwurf für Embedded Systems Schwerpunkt: Modellbasierter Systementwurf Durchgängige Unterstützung vom Use Case bis zur Codegenerierung Rapid Prototyping System Design Toolkit

7. System Design Toolkit Technik: UML basiert; komponentenorientiert Methodik: modellbasiert, enge Vernetzung der Diagramme, keine Vorgabe der Vorgehensweise, jederzeit Prototypen verfügbar, jederzeit Code generierbar System Design Toolkit

8. System Design Toolkit Was ist anders als in UML Werkzeugen ? strikte Komponentenorientierung im Modell; Schnittstelle bestehend aus einem Protokoll von Events und Messages vollständige Codegenerierung, nicht nur Klassendefinitionen, Methodenrümpfe oder Call Sequenzen System Design Toolkit

9. System Design Toolkit Was ist anders als in UML Werkzeugen ? (II) keine Klassendiagramme Durch konsequente Komponentenorientierung spielt die interne Struktur keine Rolle im Entwurfsprozeß. Zielcode u.U. nicht in OO Sprache nur eine Abstraktionsebene Entwürfe mit inkonsequenter Handhabung der Abstraktionsebene verursachen ernste Probleme bei der Umsetzung in lauffähige Software System Design Toolkit

10. System Design Toolkit Komponenten User Interface Simulationen State Machines beschreiben Abläufe im System Externe Interfaces beschreiben Anbindung an existierende Fremdkomponenten Standardkomponenten lösen Standardprobleme System Design Toolkit

11. System Design Toolkit Werkzeuge: Interaction Diagram Editor Collaboration Diagram Editor User Interface Simulator State Diagram Editor Code Generator System Design Toolkit

12. System Design Toolkit Interaction Diagram Editor • Verwaltung von Komponenten • Einfügen, Anordnen, Splitten und Zusammenfassen von Komponenten; zentrales Fenster des Werkzeugs • Verwaltung von Use Cases • Use Cases werden als Sequenzen von Interaktionen beschrieben. Eine Interaktion besteht aus einem Ereignis das eine Message triggert. System Design Toolkit

13. Interaction Diagram Editor (II) Eingabe von Use Cases Use Cases werden definiert, indem Interaktionen als Pfeile zwischen den ‚Lebenslinien‘ der Komponenten gezogen werden. Für jede Interaktion wird dann noch Ereignis, Message und evtl. Parameter definiert.Das System ergänzt im Hintergrund die notwendigen Verbindungen und überwacht die Konsistenz System Design Toolkit System Design Toolkit

14. System Design Toolkit Interaction Diagram Editor (III) • Textuelle Eingabe von Use Cases • Use Cases können auch in textueller Form angezeigt und definiert werden. • Hierfür wird ein syntaxgesteuerter Editor verwendet, der die jeweils möglichen, korrekten Fortsetzungen der Eingaben als Folge von Auswahlmenüs anbietet. System Design Toolkit

15. System Design Toolkit User Interface Simulator • kein GUI-Builder, • denn Werkzeuge zum Erstellen von Bedienoberflächen sind in vielen Varianten verfügbar • Simulation von Bedienoberflächen • Bitmaps, Vektorgraphik und maussensitive Flächen ergeben realistische Simulationen • Für den Zielcode wird ein Mapping der simulierten Schnittstellen auf die realen definiert System Design Toolkit

16. Entwurf im GUI Simulator Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

17. Entwurf in externem GUI Builder Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

18. Import von Bildschirminhalten aus ext. GUI Builder in GUI Simulator Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

19. Umfang der Simulation im SDT Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle Backend wird teilweise simu-liert (z.B Echt-zeitdaten) System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

20. System Design Toolkit State Diagram Editor • Finite State Machines • sind eine bewährte, effiziente und robuste Technik zur Beschreibung von Systemverhalten • Verkoppelte FSMs statt State Charts • Der kombinatorischen Explosion der Zustände wird durch Aufteilung auf mehrere verkoppelte FSMs statt durch Einführung interner Substates begegnet. • Durch Erhalt der extrem einfachen interne Struktur können FSMs aus Use Cases generiert werden System Design Toolkit

21. System Design Toolkit State Diagram Editor II • Graph Darstellung • anschaulich, direkt editierbar, umfangreiche Darstellung der Aktionen • Visualisierung von Abläufen • Mit Hilfe der GUI Simulation können FSMs direkt ausgeführt werden, die Abläufe werden dabei über verblassende Einfärbungen der Zustandsübergänge angezeigt. System Design Toolkit

22. System Design Toolkit State Diagram Editor III • Tabellendarstellung • kompakt, ohne Darstellung von Aktionen auch für sehr große FSMs geeignet. • Einfache Kontrolle der Integrität von Zuständen • Visualisierung von Abläufen • Wie in der Graph-Darstellung können auch hier Abläufe über verblassende Einfärbungen der Tabelleneinträge angezeigt werden. System Design Toolkit

23. System Design Toolkit Standardkomponenten Counter Einfacher Zähler Calculation Numerische Berechnungen Comparison Vergleiche zwischen numerischen Werten Timer Einfacher Timer Table Lookup In Tabelle suchen oder Cursor bewegen Monitored Value Zahlenwerte gegen Grenzen überwachen Alphanumeric Entry Texteingabe mit Cursor System Design Toolkit

24. System Design Toolkit Editoren für Standardkomponenten z.B. Counterz.B. Calculation System Design Toolkit

25. System Design Toolkit Editor für Kollaborations- diagramme Zwei Darstellungsarten: • UML Kollaborationsdigramme; es werden alle Inter-aktionen für den ausgewählten Use Case angezeigt, die Reihenfolge wird durch eine Numerierung dargestellt • Beziehungsdiagramme; die Verbindungen zwischen Events und Messages der Komponenten können ange-zeigt und editiert werden. Ablaufvisualisierung wie bei FSMs System Design Toolkit

26. System Design Toolkit CodeGenerator • Zielcodeausgabe • Einfache Änderungskontrolle • Anpassung an die Zielumgebung • Zuordnung von Funktionen externer Komponenten. • Festlegung der Programmstrukturen • Erzeugen von Java Applets • Prototypen ortsunabhängig einsetzen (z.B. Usability Check, Schulungssoftware, Werbung auf Websites) NEU System Design Toolkit

27. Umfang des Codes, der für das Zielsystem generiert wird Umfang des generierten Codes System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

28. Hardware Interfaces können im Code Generator konfiguriert werden (Port Adressen, Interrupts) Für die Interfaces von GUI und Back-End SW werden die Funktionsaufrufe und Callbacks im Code Generator konfiguriert Der Code für Bildschirminhalte wird von dem externen GUI Builder bereitgestellt Umfang des generierten Codes System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

29. Umfang des Codes, der für Java Applets generiert wird Umfang des generierten Codes Backend wird teilweise simu-liert (z.B Echt-zeitdaten) System Design Toolkit Eingabeelemente (Tasten, Drehgeber, Potentiometer) Hardware-Anzeigeelemente (LEDs, Ziffernanzeigen) Software-Anzeigeelemente (Bildschirm-inhalte) Front-End Software (Steuerung der Bedienabläufe) Back-End Software (Meßwertverarbei-tung, Aktuatoran-steuerung, Algorithmen) IF HW IF HW IF SW IF SW

30. Zusammenfassung Entwurfswerkzeug • Modellbasierte Vorgehensweise, aufbauend auf bewährte Techniken • HiFi Prototyping, über Java Applets auch web-basiert fördert partizipative Entwicklung • Vollständige Codegenerierung verbessert Qualität, verkürzt Entwicklungszeiten und reduziert Kosten System Design Toolkit

31. Weitere Informationen:www.ssachs.de Stefan Sachs Dr. Ing. Beratender Ingenieur Ringreiterweg 20 23558 Lübeck Tel. +49 (451) 8993444 Fax +49 (451) 8993445 E-Mail: ssachs@acm.org System Design Toolkit