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1 Instituto Tecnológico de Aeronáutica Divisão de Ciência da Computação Programa de Pós Graduação em Engenharia Eletrônica e Computação Componente de Software de Computador CSC Plataforma Datalogger P-DTL Daniel Martins Daniel M. Santos Francisco Marcondes Projeto Final das Matérias CE-235 Sistema Embarcado e de Tempo Real CE-230 Qualidade Confiabilidade e Segurança de Software Dr. Adilson Marques Da Cunha Dr. Luís Alberto Vieira Dias Dr. Marcio L. Xavier dos Santos

2 Introdução Motivação Conteto Objetivação do Protótipo do Sistema de Software Enunciado do Problema Enunciado da alternativa de solução escolhida Intitulação Redução de Escopo Especificação de Requisitos Ordem de Apresentação do Projeto Final Desenvolvimento Protótipo de Sistema de Software Embarcado e de Tempo Real Fases do Processo Unificado Rational PUR Fase de Iniciação Fase de Elaboração Fase de Construção Fase de Transição Conclusões, Recomendações e Sugestões...14

3 Introdução 1.1 Motivação Durante o início do segundo semestre de 2006 durante as primeiras aulas de CE 235 foi proposto para a sala um projeto de características acadêmicas (sem completeza), com o propósito de que os alunos alem da teoria pudessem aplicar na pratica o conceito da matéria, alem de que há um projeto em andamento na FCMF, no qual se utilizam na teoria e na pratica os conceitos adquiridos nesta matéria, de forma que ao cursar esta matéria naturalmente o aluno estará se capacitando, tornando-se apto a fazer parte da equipe. Eiste ainda um projeto que esta sendo estudado e pode iniciar-se nos próimos dias, também neste projeto (caso concretize-se) os conceitos desta matéria serão aplicados. O que foi apresentado para os alunos foi o Protótipo de Projeto Sistema de Software de Computador SSC VANT- EC-SAME, que reúne três Itens de Configuração de Software de Computador, subdivididos em Componentes de Software de Computador CSC, que por sua vez, forma-se a partir de Unidades de Software de Computador USC. Escolheu-se a USC Armazenamento de Dados do Data Logger (Estação de Controle). 1.2 Conteto Na medida em que o uso de sistemas computacionais prolifera, aplicações com hard real-time (aplicações militares) e soft real-time (eletrodomésticos, celulares, etc.), tornam-se muito comuns. Entretanto variação de compleidade e a garantia de atendimento de restrições temporais por parte de tais aplicações mostram-se muito ampla. Várias ferramentas de Engenharia de Software Ajudada por Computador ESAC (Computer Aided Softwaer Engineering CASE) estão disponíveis para serem utilizadas visando agilizar o processo, por eemplo, Rhapody, ARTiSAN, TauG2 e Rose RealTime (os mais famosos, com destaque para a Rhapody que se destacou nos últimos congresso e comparativos). Por outro lado, a qualidade, confiabilidade e segurança (safety) devem estar asseguradas, onde se utilizam padrões como a DO-178B. Quando se amostra através de sensores, o qual pode-se mencionar os mais diversos tipos, é de estrema importância armazenar os dados, pois isto torno possível analisar tais dados depois do ocorrido. Eistem varias propriedades de Armazenamento que serão abordadas em seu devido tempo. Esta USC integra o CSC Estação de controle. 1.3 Objetivação do Protótipo do Sistema de Software Enunciado do Problema

4 Acrescentar ao Sistema de Software de Computador - SSC VANT-EC-SAME um Protótipo de Projeto de Unidade de Software de Computador USC de Armazenamento de Dados, que possa ser integrada, em uma segunda fase, a outras USCs. Isto com até o final do segundo semestre de Enunciado da alternativa de solução escolhida Desenvolver e implementar uma USC de Armazenamento de Dados de uma plataforma de coleta de dados genérica para o SSC VANT-EC-SAME, que súplice as principais funcionalidades de Armazenamento de dados aos demais USCs afins, visando aumentar as reutilizações dessas USCs, bem como propiciar o suprimento das necessidades de Armazenamento de Dados para Veículos Aéreos Não Tripulados, de forma integrada, até o final do 2ºsemestre de Intitulação Unidade de Software de Computador Armazenamento de Dados. 1.4 Redução de Escopo Este trabalho não irá abordar características especificas, nem tão pouco de hardware. Por se tratar de um projeto acadêmico o escopo se restringe apenas á implementação em software de algumas das muitas funcionalidades de Armazenamento de Dados. 1.5 Especificação de Requisitos A Unidade de Software de computador Armazenamento de Dados deverá ser capaz de propiciar: O Armazenamento de Dados dos sensores da USC P-DTL e outras Afins; Enviar um Alerta de Buffer Cheio; Leitura dos Dados Armazenados; 1.6 Ordem de Apresentação do Projeto Final Na seção 1 da apresentação do Projeto Final, sintetiza-se a Motivação, Contetualização, Enunciado do Problema, Alternativa de Solução Escolhida, Título e Redução de Escopo. Na seção 2 discorre-se sobre o desenvolvimento da USC até chegar à Integração de 2º Nível (ICSC). A seção 3 trata dos testes automatizados utilizando as ferramentas CASE e uma Análise de Sensitividade. Finalmente, na seção 4, a apresentação encerra-se com as principais Conclusões e Recomendações, seguidas das Referências Bibliográficas.

5 2. Desenvolvimento 2.1 Protótipo de Sistema de Software Embarcado e de Tempo Real Fases do Processo Unificado Rational PUR Durante o desenvolvimento do CSC Datalogger a equipe se baseou no RUP (Rational Unified Process - RUP) onde se realizou uma pequena customização por se tratar de um projeto Acadêmico. Um Quadro ilustrativo é mostrado abaio: Fase de Iniciação A Fase de inicição contemplou a Linha Base Funcional. Realizou-se o início do desenvolvimento dos 10 principais Artefatos do RUP, para desenvolvimento da USC Armazenamento de Dados. O autor deste relatório elaborou todos os 10 documentos: 01) Caso de Desenvolvimento (CD); 02) Plano de Desenvolvimento de Software (PDS); 03) Visão (VS); 04) Solicitações dos Principais Envolvidos (SPE); 05) Especificações Suplementares (ES); 06) Glossário (GLO); 07) Lista de Riscos (LR); 08) Plano de Iteração (PI); 09) Modelo de Casos de Uso (MCU); e 10) Plano de Gerenciamento de Requisitos.(PGR). Levantou-se o Caso de Desenvolvimento apresentando a maneira como o RUP e sua metodologia de desenvolvimento foram utilizados para o protótipo de projeto de Unidade de Software de Computador UCS (Computer Software Unit - CSU) P-ARM. A finalidade do Plano de Desenvolvimento de Software foi reunir todas as informações necessárias para controlar e gerenciar o protótipo de projeto de UCS P-ARM. Ele descreve a abordagem dada ao desenvolvimento do software e é o plano de nível mais alto gerado e usado pelos gerentes para coordenar o esforço de desenvolvimento. O objetivo do documento de Visão é coletar, analisar e definir as necessidades e características de alto nível da Meta Física ou

6 Protótipo de Projeto de UCS P-ARM. Ele enfoca os recursos que os envolvidos e usuários-alvo (Stackeholders) precisam, e descreve porque essas necessidades eistem. Os detalhes de como o P-ARM atende a essas necessidades encontram-se descritos nos documentos de Especificações Suplementares e de Casos de Uso. Sua finalidade principal tem por base propiciar a melhor definição possível dos requisitos de alto nível do Protótipo de Projeto da UCS P-ARM, em termos de necessidades do Protótipo de Projeto Sistema de Software de Computador SSC VANT-EC-SAME e conseqüentemente as necessidades dos usuários finais de Veículos Aéreos Não Tripulados, sejam para aplicações civis ou militares. O artefato de Visão refere-se a uma Unidade de Software de Computador - USC que implementa algumas das principais funcionalidades para um Armazenamento de Dados dentro de um Datalogger para uma Estação de Controle em um projeto de Veículo Aéreo Não Tripulado VANT. Esta USC, P-ARM-EC completa um Componente de Software de Computador CSC denominado Datalogger(P-DTL), o qual contempla outras USCs afins. Este projeto vem atender de forma acadêmica, pelo menos no princípio, a necessidade de um instituto do CTA, o Instituto de Aeronáutica e do Espaço IAE, além de uma necessidade da ANA (Agencia Nacional das Águas). USC Recuperação de Dados dos Sensores (P-RES) (Desenvolvido por Daniel Martins) Quanto as solicitações da USC P-RES, faz-se necessário ler os sensores em Tempo Real, tendo em mente que uma leitura perdida em situações estremas pode vir a resultar em uma ação errônea para a situação, logo esta USC é de vital importância para a Estação de Controle. USC Gerenciamento da situação (P-GSI) Quanto as solicitações da USC GSI, faz-se necessário a comunicação, e a percepção dos Alertas da CSC em Tempo Real, tendo em mente que esta USC é Critica para a ICSC, e conseqüentemente para a Estação de Controle. O documento de Especificações Suplementares aplica-se a USC P-ARM e define requisitos não-funcionais para este protótipo de projeto como: requisitos de usabilidade, confiabilidade, desempenho e suportabilidade, bem como alguns requisitos de funcionalidade, comuns a vários Casos de Uso, que foram identificados inicialmente. A finalidade do documento de Lista de Riscos é assinalar os riscos identificados, inicialmente, para a USC P-ARM classificando a importância associada a ações específicas de contingência ou diminuição desses riscos. O Plano de Iteração descreve um plano detalhado para a Iteração Preliminar da Meta Física da USC PARM do Projeto VANT- EC-SAME, referente à Fase de Iniciação proposta pelo RUP.

7 Esta primeira iteração conduzirá, principalmente, a uma análise dos requisitos para o Protótipo de Projeto de Unidade de Software de Computador USC P-ARM, que será utilizada na Modelagem do Armazenamento de Dados e no desenvolvimento e/ou reutilização de Componentes de Software que implementem as funcionalidades da Estação de Controle. O artefato, Modelos de Caso de Uso, apresenta uma Visão dos Casos de Uso organizando o Modelo dos Casos de Uso do Protótipo de Projeto de Unidade de Software USC P-ARM. Por final, o documento de Plano de Gerenciamento de Requisitos descreve as diretrizes utilizadas pelo Protótipo de Projeto de Unidade de Software de Computador USC P-ARM, e estabelece os documentos, tipos, atributos e rastreabilidade dos seus requisitos, a fim de propiciar o seu gerenciamento apropriado. Ele também serve como documento base para a configuração da ferramenta de gerenciamento de requisitos Rational RequisitePro. Nesta respectiva fase, não se realizou nenhum tipo de implementação ou codificação de software Fase de Elaboração A Fase de Elaboração (Elaboration) contemplou a Linha Base Alocada. Realizou-se uma atualização, em grupo, dos 10 principais Artefatos do RUP, para desenvolvimento do CSC Datalogger. A divisão realizada apresenta-se na figura abaio. Os documentos, neste ponto, focam a Integração de 1º Nível de CSC. O autor deste relatório atuou ativamente dentro do grupo, desempenhado o papel de Gerente de Projeto. Vide artefato Caso de Desenvolvimento (CD) [ListE2 CE A partir deste ponto, começou-se a utilizar a ferramenta CASE Rational Rose RealTime, para o desenvolvimento de uma primeira versão de protótipo do CSC Suporte do VANT. O problema passou a ser Dotar o Item de Configuração de Software de Computador - ICSC PCD de um Protótipo de Projeto de Componente de Software de

8 Computador CSC Datalogger, que possa ser integrado, numa outra fase, a outras CSCs, visando propiciar o suprimento de necessidades de Coleta e Armazenamento de Dados para a Estação de controle, descrito no documento de visão. A seguir pode-se visualizar os principais envolvidos. Nome Descrição Responsabilidades Equipe do CSC Plataforma de Coleta de Dados. Professor e Alunos de pósgraduação da matéria CE-235: Sistemas Embarcados de Tempo Real do ITA envolvidos com o desenvolvimento do CSC Plataforma de coleta de Dados Definir os objetivos e o escopo do CSC; Elaborar as suas especificações preliminares, distribuindo-as pelas Equipes; Participar das pesquisas de soluções tecnológicas para o desenvolvimento de um Componente de Software de Computador que mapea as principais necessidades para uma plataforma de coleta de dados; Equipe do CSC Recuperação de Dados dos Sensores Professor e Alunos de pósgraduação da matéria CE-235: Sistemas Embarcados de Tempo Real do ITA envolvidos com o desenvolvimento do CSC PLATAFORMA DE COLETA DE DADOS CoDefinir os objetivos e o escopo do CSC; Elaborar as suas especificações preliminares, distribuindo-as pelas Equipes; Participar das pesquisas de soluções tecnológicas para o desenvolvimento de um Componente de Software de Computador que mapea as principais necessidades para um satélite universitário Fase de Construção A Fase de Construção (Construction) contemplou ainda a Linha Base Alocada. Realizou-se uma atualização, de forma organizada e coesa, passando por revisões internas, para esta 2ª Iteração da respectiva fase, em grupo, dos 10

9 principais Artefatos do RUP, para desenvolvimento do CSC Suporte do VANT. A divisão realizada apresenta-se na figura abaio. Os documentos, neste ponto, focam a 2ª Iteração da Integração de 1º Nível de CSC. Nesta 2ª Iteração completou-se, através ferramenta CASE Rational Rose RealTime, o desenvolvimento de uma primeira versão de protótipo do CSC Datalogger, propiciando então a possibilidade de uma integração de 2º nível, ou seja, integração entre CSCs para formar a ICSC PCD (Para maiores detalhes pode-se fazer download a partir de A integração pôde ser realizada através de um único arquivo de modelo na ferramenta CASE (figura abaio). / controledasituacaor1 : ControleDaSituacao / gerenc iadordesensoresr1 + / temperatura : gerenciadordesensores : DadoControle~ + / dado + / dado : DadoControle~ : DadoControle~ + / calor : DadoControle + / neblina + / riscodeneblina + / umidade + / umidade : DadoControle : DadoControle~ + / equipamento + / risc odeequipamento + / falhanosensor + / sensor + / falhaarmazenamento + / armazenamento + / Armazenamento + / falhadearmazenamento : Alerta + / armazenamento : DadoControle~ / armazenamentor1 + / armazenamento : Armazenamento : DadoControle + / log : DadoControle~ A partir deste ponto, utilizou-se de vários conceitos como, Relay Ports, Agregação de Estrutura, Hierarquia, Criação de Pacotes, entre outros, aprendidos com a realização dos oito Warm-Ups (eercícios de aquecimento) e com a realização dos sete Case Study Labs (laboratórios de estudo de caso) do ambiente Rose RealTime. Apresentase abaio todas as USCs que compõe o CSC Datalogger, com maior nível de detalhamento.

10 USC Armazenamento de Dados Compilação de Caso de Uso Vide Diagramas de Caso de Uso P-ARM - Fase de Construção Diagrama de Seqüência Vide Diagramas de Seqüência P-ARM Fase de Construção Compilação Diagramas de Estado Vide Diagrama de Estado P-ARM Fase de Construção Compilação Diagramas de Estrutura Vide Diagrama de Estrutura P-ARM Fase de Construção USC Recuperação de Dados dos Sensores Compilação Diagramas de Caso de Uso. Vide Diagrama de Caso de Uso P-RES Fase de Construção Diagrama de Seqüência Vide Diagramas de Seqüência P-RES Fase de Construção Compilação Diagramas de Estado Vide Diagrama de Estado P-RES Fase de Construção Compilação Diagramas de Estrutura Vide Diagrama de Estrutura P-RES Fase de Construção USC Gerenciamento da Situação Compilação Diagramas de Caso de Uso. Vide Diagrama de Caso de Uso P-GSI Fase de Construção Diagrama de Seqüência Vide Diagramas de Seqüência P-GSI Fase de Construção Compilação Diagramas de Estado Vide Diagrama de Estado P-GSI Fase de Construção Compilação Diagramas de Estrutura Vide Diagrama de Estrutura P-GSI Fase de Construção.

11 Utilização do Rational RequisitePro A ferramenta CASE Rational RequisitePro tem por finalidade fazer o gerenciamento de requisitos (funcionais e Suplementares) através, por eemplo, dos documentos de Especificações Suplementares, Visão e Solicitação dos Principais envolvidos. Note para o detalhe de que o RequisitePro gera os relatórios através da ferramenta Microsoft Word,e somente as versões 2000 e XP, a versão do Office 2003 não é suportada nem pelo RequisitePro e SoDA, conforme comprovado pelos testes feitos pelos alunos no decorrer do semestre. Criou-se um projeto e adicionaramse estes três arquivos na ferramenta.

12 Já no abaio pode-se se observar a do Rational RequisitePro pode-se observar os três documentos devidamente incluídos na árvore de projeto.

13 Gerou-se código em C++, a partir do modelo criado (Rational Rose RealTime), resultando em mais de linhas em C++, para esta versão inicial. Maiores detalhes e download do modelo e código completos podem ser obtidos Fase de Transição A Fase de Transição (Transition) contemplou a Linha Base de Produto. Realizou-se uma atualização, de forma organizada e coesa, passando por revisões internas, para esta integração de 2º Nível, ICSC, dos 10 principais Artefatos do RUP, para desenvolvimento do ICSC PCD. A divisão realizada apresenta-se na figura abaio. Os documentos, neste ponto, focam a Integração de 2º Nível de CSC. ARTEFATOS Daniel Martins/ Milene Daniel M Santos/ Henrrique Francisco Marcondes / Washington Caso de desenvolvimento Plano de desenvolvimento de software Visão Solicitação dos principais envolvidos Especificações suplementares Glossário Lista de Riscos Plano de iteração Modelo de caso de uso Plano de gerenciamento de requisitos O autor deste relatório atuou pró-ativamente dentro do grupo, desempenhado o papel de Gerente de Projeto. Para maiores detalhes consulte o artefato Plano de Desenvolvimento de Software.

14 A ferramenta CASE Rational ClearCase tem por finalidade fazer um controle de versões de arquivos. Este recurso torna-se indispensável para o desenvolvimento de software, quando este se eecuta dentro de um grupo de pessoas em diferentes lugares, por eemplo, Na CSC P-DTL dificilmente os integrantes tinham a mesma disponibilidade de horários, logo uma ferramenta com controle de versão como é o caso foi indispensável. Um controle de versões mostra-se muito útil em uma situação que se torna necessário reproduzir um ambiente que não eiste mais, ou seja, algum registro que já faz parte do passado. Com este tipo de recurso em mãos, esta atividade torna-se relativamente simples. 3. Conclusões, Recomendações e Sugestões Sobre o Processo Unificado da Rational: Foi verificada eficiência da metodologia RUP em desenvolvimento de sistemas de software. A maneira como a metodologia é organizada provém um modo sistemático e eficiente para todos os envolvidos no processo. Sobre as Ferramentas da Rational Fundamental para o desenvolvimento de softwares de grande porte, por permitir traçabilidade, diversas visões e integração. Sobre o Desenvolvimento do Protótipo Permitiu que a aplicação prática da teoria no desenvolvimento de um projeto de tempo real. Embora esta última possibilidade não tenha sido eplorada em grande potencial, foi demonstrado e aprendido como usá-la e verificado que esta foi corretamente eecutada. Cada USC manteve sua identidade preservada até o final de todas as integrações; Recomendações As recomendações a seguir foram levantadas durante o estudo ao longo do semestre. Uso ostensivo de técnicas de orientação a objeto Utilização de abstrações de análise Utilização de design patterns Utilização de métodos formais (também para requisitos) Considerar o uso de técnicas de IA em casos específicos (normalmente de alta compleidade)

15 Desenvolver todas as disciplinas RUP na Liste 1 Lembrar que o protótipo não visa completeza nem eatidão Usar as ferramentas de maneira integrada Dividir tarefas como prevê o Processo Unificado Referencias Bibliográficas Notas de aula 2º Semestre/05 CE-230 e CE-235 Prof. Dr. Adilson Marques da Cunha Site IBM-Rational

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