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System Design Toolkit. Ein Werkzeug zur Gestaltung von Benutzerschnittstellen für Embedded Systems. Die Qualität der Bedienoberfläche ist entscheidend für den Markterfolg. Anmutung Erster Eindruck, einfache Zugänglichkeit der Grundfunktionen - PowerPoint PPT Presentation
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04/21/23 System Design Toolkit 1
System Design Toolkit
Ein Werkzeug zur Gestaltung von Benutzerschnittstellen für
Embedded Systems
04/21/23 System Design Toolkit 2
Die Qualität der Bedienoberfläche ist entscheidend für den Markterfolg
AnmutungErster Eindruck, einfache Zugänglichkeit der Grundfunktionen
Beeinflußt Kaufentscheidung
BedienbarkeitEmpfundener Nutzen im täglichen Gebrauch
Beeinflußt Kundenzufriedenheit und damit langfristige Kundenbindung
04/21/23 System Design Toolkit 3
User Experience und die unterschiedlichen Sichtweisen von Herstellern und Kunden
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
04/21/23 System Design Toolkit 4
Bessere Produkte durch Mitwirkung der Kunden bei der Entwicklung
Voraussetzung:Überwindung der Sprachbarrieren: Hersteller denken in technischen Kategorien, Kunden sehen die Anwendung
LösungsansatzVerständliche Beschreibung von Abläufen
Einsatz von Prototypen
Sobald Entwürfe ‚greifbar‘ werden entsteht ein Dialog zwischen Kunden und Entwicklern
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Typische Struktur eines embedded System
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Technische Kompetenz
des Herstellers
Aufgabe des HMI Designers
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System Design Toolkit
Anwendungsbereich:Partizipativer Systementwurf für Embedded Systems
Schwerpunkt:Modellbasierter SystementwurfDurchgängige Unterstützung vom Use Case bis zur CodegenerierungRapid Prototyping
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System Design Toolkit
Technik:UML basiert; komponentenorientiert
Methodik:modellbasiert, enge Vernetzung der Diagramme, keine Vorgabe der Vorgehensweise, jederzeit Prototypen verfügbar, jederzeit Code generierbar
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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
04/21/23 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 AbstraktionsebeneEntwürfe mit inkonsequenter Handhabung der Abstraktionsebene verursachen ernste Probleme bei der Umsetzung in lauffähige Software
04/21/23 System Design Toolkit 10
System Design Toolkit
Komponenten• User Interface Simulationen
• State Machinesbeschreiben Abläufe im System
• Externe Interfacesbeschreiben Anbindung an existierende Fremdkomponenten
• Standardkomponentenlösen Standardprobleme
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System Design Toolkit
Werkzeuge:Interaction Diagram EditorInteraction Diagram Editor
User Interface Simulator
State Diagram EditorState Diagram Editor
Collaboration Diagram EditorCollaboration Diagram Editor
Code GeneratorCode Generator
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Interaction
Diagram Editor
• Verwaltung von KomponentenEinfügen, Anordnen, Splitten und Zusammenfassen von Komponenten; zentrales Fenster des Werkzeugs
• Verwaltung von Use CasesUse Cases werden als Sequenzen von Interaktionen beschrieben. Eine Interaktion besteht aus einem Ereignis das eine Message triggert.
System Design Toolkit
04/21/23 System Design Toolkit 13
Interaction
Diagram Editor (II)
• Eingabe von Use CasesUse 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
04/21/23 System Design Toolkit 14
Interaction
Diagram Editor (III)
• Textuelle Eingabe von Use CasesUse 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
04/21/23 System Design Toolkit 15
User Interface Simulator
• kein GUI-Builder,denn Werkzeuge zum Erstellen von Bedienoberflächen sind in vielen Varianten verfügbar
• Simulation von BedienoberflächenBitmaps, Vektorgraphik und maussensitive Flächen ergeben realistische Simulationen
Für den Zielcode wird ein Mapping der simulierten Schnittstellen auf die realen definiert
System Design Toolkit
04/21/23 System Design Toolkit 16
Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Entwurf im GUI Simulator
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Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Entwurf in externem GUI Builder
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Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Import von Bildschirminhalten aus
ext. GUI Builder in GUI Simulator
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Aufgabenverteilung bei Entwurf und Simulation der Benutzerschnittstelle
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Umfang der Simulation
im SDT
Backend wird teilweise simu-liert (z.B Echt-zeitdaten)
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System Design Toolkit
State Diagram Editor
• Finite State Machinessind eine bewährte, effiziente und robuste Technik zur Beschreibung von Systemverhalten
• Verkoppelte FSMs statt State ChartsDer 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
04/21/23 System Design Toolkit 21
System Design Toolkit
State Diagram Editor II
• Graph Darstellunganschaulich, direkt editierbar, umfangreiche Darstellung der Aktionen
• Visualisierung von AbläufenMit Hilfe der GUI Simulation können FSMs direkt ausgeführt werden, die Abläufe werden dabei über verblassende Einfärbungen der Zustandsübergänge angezeigt.
04/21/23 System Design Toolkit 22
System Design Toolkit
State Diagram Editor III
• Tabellendarstellungkompakt, ohne Darstellung von Aktionen auch für sehr große FSMs geeignet.
Einfache Kontrolle der Integrität von Zuständen
• Visualisierung von AbläufenWie in der Graph-Darstellung können auch hier Abläufe über verblassende Einfärbungen der Tabelleneinträge angezeigt werden.
04/21/23 System Design Toolkit 23
System Design Toolkit
StandardkomponentenCounter 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
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System Design Toolkit
Editoren für Standardkomponentenz.B. Counter z.B. Calculation
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System Design Toolkit
Editor für Kollaborations-
diagrammeZwei 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
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System Design Toolkit
Code Generator
• ZielcodeausgabeEinfache Änderungskontrolle
• Anpassung an die ZielumgebungZuordnung von Funktionen externer Komponenten.
Festlegung der Programmstrukturen
• Erzeugen von Java AppletsPrototypen ortsunabhängig einsetzen (z.B. Usability Check, Schulungssoftware, Werbung auf Websites)
NEU
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Umfang des generierten Codes
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Umfang des Codes, der für das Zielsystem generiert wird
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Umfang des generierten Codes
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Hardware Interfaces können im Code Generator konfiguriert werden (Port Adressen, Interrupts)
Der Code für Bildschirminhalte wird von dem externen GUI Builder bereitgestellt
Für die Interfaces von GUI und Back-End SW werden die Funktionsaufrufe und Callbacks im Code Generator konfiguriert
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Umfang des generierten Codes
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)
IFHW
IFHW
IFSW
IFSW
Umfang des Codes, der für Umfang des Codes, der für Java Applets generiert wirdJava Applets generiert wird
Backend wird teilweise simu-liert (z.B Echt-zeitdaten)
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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
04/21/23 System Design Toolkit 31
Ringreiterweg 2023558 Lübeck
Stefan SachsDr. Ing.Beratender Ingenieur
Tel. +49 (451) 8993444Fax +49 (451) 8993445E-Mail: [email protected]
Weitere Informationen:
www.ssachs.de