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J. García Martín 04/22/23 - 1
SISTEMAS DE TIEMPO REAL
Especificación formal de sistemas. Statecharts
J. García Martín 04/22/23 - 2
INDICE
•INTRODUCCIÓN
•FORMALISMO DE STATECHARTS
•ESPECIFICACIÓN DE STR CON STATECHARTS
J. García Martín 04/22/23 - 3
INTRODUCCIÓN
Características
STR Método de especificación•Restricciones temporales •Especificación de plazos límite, periodos
etc.
•Complejidad •Desarrollo jerárquico
•Representación visual
•Concurrencia •Modelado del comportamiento
•Fiabilidad •Validación formal
•Ejecución de modelos
•Generación automática de código
J. García Martín 04/22/23 - 4
DESCRIPCIÓN DEL MARCO
Métodos de especificación
•Lenguaje natural
•Especificaciones matemáticas
•Análisis estructurado
•Extensiones de Hatley y Pirbhai
•Redes de Petri
•Statecharts
•Lógica temporal
•UML
J. García Martín 04/22/23 - 5
FORMALISMO DE STATECHARTS
Introducción
Statecharts = Máquina de estados finita +
Jerarquía + Concurrencia + Broadcast
J. García Martín 04/22/23 - 6
FORMALISMO DE STATECHARTS
Diagramas de transición entre estados
A
B
C
t1 t2
t3
Transición: e[c]/a
e: evento que hace disparar la transiciónc: condición que se debe cumplir para poder realizar la transicióna: acción que se ejecuta al realizarse la transición
J. García Martín 04/22/23 - 7
FORMALISMO DE STATECHARTS
Jerarquía: agrupación y refinamiento
B
A2
e1
e5
e4
A1
A
e3 e2
B
e1
e5
e4
A
B
A2
e1
e5
e4
A1
e3 e2
e5
J. García Martín 04/22/23 - 8
FORMALISMO DE STATECHARTS
Estado inicial
B
A2
e1
e5
e4
A1
A
e3 e2
e6
J. García Martín 04/22/23 - 9
FORMALISMO DE STATECHARTS
Historia
B
A2
e1
e5
e4
A1
A
e3 e2 A3
H*
e2
e6
e7
A11
A12
A21 A22
J. García Martín 04/22/23 - 10
FORMALISMO DE STATECHARTS
Ejemplo
• On: Enciende el televisor
• Off: apaga el televisor
• +: Pasa al siguiente canal
• -: Pasa al canal anterior
• Txt: Visualiza las páginas de teletexto del canal actual
• Tv: Vuelve del teletexto a la visualización del canal
• Sint: Sintonización automática de la frecuencia
• Mem: Memoriza la frecuencia sintonizada en el canal actual
En_Espera
C2
1
Off
2
C1
Encendido
+ v 2 - v 1
C3
H On
+ v 3 - v 2
3
+ v 1
- v 3
J. García Martín 04/22/23 - 11
FORMALISMO DE STATECHARTS
Ejemplo
En_Espera
1
Off
2
Encendido H On
3
+ v 1
- v 3
C3
+ v 3 - v 2
Ver3
Texto3
Sintoniz3
Txt
Sint Mem
Tv
C2
+ v 2
- v 1
Ver2
Texto2
Sintoniz2
Txt
Sint Mem
Tv
C1
Ver1
Texto1
Sintoniz1
Txt
Sint Mem
Tv
J. García Martín 04/22/23 - 12
FORMALISMO DE STATECHARTS
Ortogonalidad (concurrencia)
B
A2
e1
e2
A1
A
A32
A11
A12
A21 A22
A31
A13
A3
J. García Martín 04/22/23 - 13
FORMALISMO DE STATECHARTS
Ejemplo
• gas: NivelAlto, NivelBajo
• temperatura:NivelAlto, NivelMedio,
NivelBajo
• presión:NivelAlto, NivelBajo
Presión
Temperatura
Sensores
Alto
Medio
Bajo
Alto Bajo
Bajo
Alto
Gas
J. García Martín 04/22/23 - 14
FORMALISMO DE STATECHARTS
Entradas a los autómatas ortogonales
B
A2
e1
e2
A1
A
A11
A12
A21 A22
A13
e3
H e4
e5
J. García Martín 04/22/23 - 15
FORMALISMO DE STATECHARTS
Salidas de los autómatas ortogonales
B
A2
e1
e3
A1
A
A11
A12
A21 A22
A13
e2
J. García Martín 04/22/23 - 16
FORMALISMO DE STATECHARTS
Condiciones y variables
Transición: evento [condición] / acción
A B
[c]/a
J. García Martín 04/22/23 - 17
FORMALISMO DE STATECHARTS
Condiciones y variables
A1
A22
A11
A12 A21
A13
A2
e1 [in A11]
A1
A22
A11
A12 A21
A13
A2
e1 [in A11]
B
J. García Martín 04/22/23 - 18
FORMALISMO DE STATECHARTS
Conectores de condición
A
D
C
B
e1
[Cond1]
[Cond2]
[Cond3]
c
J. García Martín 04/22/23 - 19
FORMALISMO DE STATECHARTS
Acciones
A1
A22
A11
A12 A21
A13
A2
e1/ex ex
A1
A22
A11
A12 A21
A13
A2
e1/Fin := true e2[Fin]
J. García Martín 04/22/23 - 20
FORMALISMO DE STATECHARTS
Actividades
A B
Boton_Pulsado / start (Subir_Brazo)
Boton_Pulsado / stop (Subir_Brazo)
J. García Martín 04/22/23 - 21
FORMALISMO DE STATECHARTS
Acciones de entrada/salida de los estados
A on entry a1 on exit a2
J. García Martín 04/22/23 - 22
FORMALISMO DE STATECHARTS
Comunicación broadcast
B
A2
B21
B1
A1
B22
A
e1/e2
e2
C11
C12
C2
e2
C
C1
B31
B3 B2
J. García Martín 04/22/23 - 23
FORMALISMO DE STATECHARTS
Retardos y timeouts
A B
e1
e3
C e2 5s.<
A B
e1
e2
C Timeout(2s.)
e3
J. García Martín 04/22/23 - 24
FORMALISMO DE STATECHARTS
Ejemplo
Auste Velocidad
Espera1
B
Automatico
Timeout(2)
Auste Velocidad Espera1
B
^B
^B
Timeout(2)
H B
J. García Martín 04/22/23 - 25
ESPECIFICACIÓN DE STR CON STATECHARTS
Esquema
Sistema
Entradas Funciones Salidas
J. García Martín 04/22/23 - 26
ESPECIFICACIÓN DE STR CON STATECHARTS
Esquema
Sistema
I1 F11
I2
In
F12
F1m
O1
O2
Or
Fx1
Fx2
Fxq
...
J. García Martín 04/22/23 - 27
ESPECIFICACIÓN DE STR CON STATECHARTS
Reglas
C1.- Componentes de Entrada
C2.- Transiciones de entrada
i_e [true] / f_e C3.- Transiciones en las funciones
i_ef_etimeout condicion f_eo_e
C4.- Transiciones en las salidas
o_etrue
C
...
J. García Martín 04/22/23 - 28
ESPECIFICACIÓN DE STR CON STATECHARTS
Resumen
Sólo se permiten tres tipos de comunicación (broadcast):
de entradas a funciones de funciones a funciones de funciones a salidas
Sistema
a1
e2
a2 b1 /a2
e1
a3
/a3
/b1 /c1 /a1
/b2
b2
e1
e2
/c1
Entorno
Entorno