Freier Download: Mit ERNEST frühzeitig Fehler im Softwareentwurf finden

Das Framework richtet sich vor allem an Softwareentwickler, die mit vernetzten eingebetteten Systemen arbeiten und modellbasierte Software z.B. für Fahrzeuge entwerfen. Das Framework simuliert die entworfene Software und überprüft ihr Zeitverhalten. So hilft ERNEST den Entwicklern, bereits in einem frühen Stadium der Modellierung Softwarefehler bei der nicht-funktionalen Anforderung Zeitverhalten zu entdecken – und Zeit und Entwicklungskosten zu sparen.

Zwei Schritte: Simulation und Analyse

Kernstück von ERNEST (framework for the EaRly verification and validation of Networked Embedded SysTems) ist die simulationsbasierte Analyse. In einem ersten Schritt wird aus dem Softwaremodell eine Simulation erzeugt und das Kommunikationsverhalten nachgebildet. Das ERNEST-Framework erzeugt dabei sog. Timing-Traces, die über das Zeitverhalten informieren und festhalten, an welchem Port zu welchem Zeitpunkt eine Nachricht angelangt ist. „Wir haben zunächst die Analyse des Zeitverhaltens als eine derzeit wichtigste nicht-funktionale Eigenschaft berücksichtigt, die gerade bei Automobil-Software unbedingt eingehalten werden muss“, erläutert Gereon Weiß, Gruppenleiter Automotive Software bei der Fraunhofer ESK, die Wahl der ESK-Forscher. Weitere Analysemöglichkeiten sind geplant und können leicht in das offene Framework integriert werden.

In einem zweiten Schritt haben die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK eine Möglichkeit gefunden, wie man diese Simulationsdaten an die offene Entwicklungsumgebung Eclipse anbindet und analysiert. Dabei greifen sie auf ein sog. Change-Modell zurück, welches die Simulationsdaten in das Eclipse-Modell überführt. Der Entwickler kann nun überprüfen, ob die gesetzten Anforderungen eingehalten wurden und sein Software-Modell entsprechend verbessern.

Analyse mehrerer Modellierungssprachen

Besonders am ERNEST-Simulationsframework ist, dass es durch ein eigens entwickeltes Meta-Modell unterschiedliche Modellierungssprachen wie UML, EAST-ADL und Artop/AUTOSAR analysiert. Die ESK-Wissenschaftler haben bereits während der Entwicklung darauf geachtet, dass die Analyse von der Modellierungssprache der Systemarchitektur unabhängig bleibt. Damit können Softwarenentwickler unterschiedliche Modelle mit verschiedenen Entwicklungssprachen in das ERNEST-Framework integrieren und überprüfen.

Premiere auf der embedded world 2013

In Halle 5, Stand 228, zeigen die Wissenschaftler das Framework mit einer Anbindung an die Modellierungssprachen UML und EAST-ADL. Nach der Messe wird dann AUTOSAR über die Toolplattform Artop ergänzt. Außerdem zielen künftige

Entwicklungsschritte darauf ab, weitere Analysen für nicht-funktionale Anforderungen in das Framework einzubinden.

Validierung von nicht-funktionalen Anforderungen

Die ESK-Forscher greifen mit ihrem ERNEST-Framework aktuelle Trends bei der Software-Entwicklung auf. So müssen Software-Entwickler zunehmend nicht-funktionale Anforderungen, wie das Zeitverhalten, die Zuverlässigkeit und die

Energieeffizienz, berücksichtigen, damit das System fehlerfrei funktioniert. Wird beispielsweise Software für ein Bremssystem im Automobil entwickelt, ist es wichtig, dass die zeitlichen Anforderungen an die Softwarekomponenten gewährleistet sind. Der Fahrer kann nur dann rechtzeitig bremsen, wenn Daten zeitnah übertragen werden. Ohne eine frühzeitige Absicherung von nicht-funktionalen Anforderungen in einem Softwareentwurf bleiben Fehler unerkannt und führen in späteren Entwicklungsphasen zu Problemen und zu hohen Kosten.

Die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK

Die Fraunhofer ESK forscht anwendungsorientiert an Verfahren und Methoden der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT). Damit unterstützen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Industrie in den Marktsegmenten Automobil und Verkehr, Energieversorgung, Automatisierung, Gebäude- und Sicherheitstechnik sowie Telekommunikation. Der Leiter der Fraunhofer ESK, Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr, ist seit 2006 auch Ordinarius für Kommunikationssysteme an der Universität Augsburg.

Für ihre Angebote greift die Fraunhofer ESK auf sechs Kernkompetenzen zurück, die das technologische Wissen der Einrichtung über die Geschäftsfelder Automotive, Industrial Communication und Telecommunication hinweg bündeln: Leitungsgebundene Übertragungstechnik, Lokale Funknetze, Zuverlässige Ethernet-/IP-Kommunikation, Adaptive Systeme, Modellbasierter Software-Entwurf und Absicherung und Multicore-Software.

Kontakt:

Susanne Baumer
Gruppenleiterin PR & Marketing
Fraunhofer ESK
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