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Creazione di un modello di architettura con interfacce e collegamenti ai requisiti

In questo argomento, è possibile scoprire come creare un modello di architettura di un braccio robotico utilizzando System Composer™, definire interfacce sulle porte e aggiungere collegamenti ai requisiti nei componenti.

Scoprire come:

  • Avviare System Composer.

  • Aggiungere componenti architetturali per rappresentare i sensori del braccio robotico, la pianificazione della traiettoria e il suo movimento.

  • Creare porte e collegamenti per rappresentare lo scambio di dati.

  • Definire le interfacce dati per rappresentare la struttura dei dati.

  • Gestire i collegamenti ai requisiti per rappresentare i collegamenti ai requisiti dagli elementi del modello.

È necessaria una licenza Requirements Toolbox™ per collegare, tracciare e gestire i requisiti in System Composer.

Per maggiori informazioni sul workflow di ingegneria dei sistemi Model-Based in System Composer, vedere Composizione e analisi dei sistemi utilizzando modelli di architettura.

Rappresentazione visiva del sistema

L'implementazione di un progetto architetturale inizia con la rappresentazione visiva del sistema utilizzando i componenti e le loro collegamenti. Creare un modello di architettura, rappresentare i componenti del sistema e disegnare i collegamenti tra gli stessi.

Creazione di un modello di architettura

  1. Inserire questo comando nella finestra di comando MATLAB®.

    systemcomposer

    La pagina iniziale di Simulink® si apre su System Composer.

  2. Fare clic su Architecture Model.

    Accessing a new System Composer architecture model from the Simulink start page.

    System Composer fornisce modelli di architettura template che coprono diversi ambiti nell'ingegneria dei sistemi e nella modellazione dell'architettura software: Architecture Model e Software Architecture Model. Tutti i modelli di architettura offrono le stesse funzionalità strutturali con alcune limitazioni specifiche relative al dominio e alla piattaforma. Per maggiori informazioni sui template di architettura, vedere Choose Architecture Template for System Design.

    Si apre una nuova area di disegno vuota del modello di architettura. È possibile identificare un modello di architettura tramite il badge nell'angolo inferiore sinistro e la tavolozza dei componenti sul lato sinistro.

    A new untitled architecture model in System Composer.

  3. Fare doppio clic sull'intestazione del modello di architettura e modificare untitled con un nome descrittivo del modello, ad esempio RobotDesign. In genere, il nome del modello riflette il sistema di cui si sta costruendo l'architettura.

    Renamed architecture model called 'Robot'.

  4. Salvare il modello.

Disegno dei componenti

Progettare un braccio robotico mobile in cui un sensore rileva la posizione e la pianificazione della traiettoria calcola un percorso verso una posizione che il robot deve raggiungere utilizzando il movimento. Un modello di architettura di un sistema di questo tipo potrebbe essere costituito da tre componenti principali: Sensors, Trajectory Planning e Motion. È possibile rappresentare questi componenti in System Composer utilizzando tre blocchi Component.

  1. Fare clic e trascinare un blocco Component component block icon dalla tavolozza sul lato sinistro.

    Click and drag a component from the left-side palette to add it to the architecture model.

  2. Rinominare il componente come Sensors.

  3. Seguire queste fasi per creare i componenti Trajectory Planning e Motion.

    An architecture model called 'Robot' with three components

Creazione di porte e collegamenti

È possibile iniziare a creare la connettività tra i componenti descrivendo il flusso di potenza, energia, dati o qualsiasi altra informazione rappresentativa. Creare porte sui componenti che forniscono o consumano informazioni e connettori che collegano due porte dei componenti per rappresentare il flusso delle informazioni.

È possibile aggiungere una porta a un componente su qualsiasi lato e la porta può avere una direzione di input o di output. Per creare una porta, soffermarsi con il cursore su un lato del componente. Fare clic e rilasciare per visualizzare le opzioni della porta. Selezionare Input, Output o Physical per creare una porta. Rinominare la porta utilizzando un nome che rappresenti le informazioni che fluiscono attraverso quella porta.

  1. Creare una porta di output nella parte inferiore del componente Sensors (Sensori). Rinominarlo SensorData.

    'Robot' architecture model with a downward facing output port below the 'Sensors' component called 'Sensor Data'.

  2. Fare clic e trascinare una linea dalla porta di output SensorData al componente Motion. Quando si visualizza una porta di input creata sul lato del componente, rilasciare il puntatore. Per impostazione predefinita, questa nuova porta ha lo stesso nome della porta sorgente.

  3. Soffermarsi sull'angolo della linea SensorData finché non appare l'icona di diramazione branch icon. Fare clic con il tasto destro del mouse e trascinare una linea di diramazione sul componente Trajectory Planning.

    'Robot' architecture model with a 'Sensor Data' connection out-port from the 'Sensors' component connected to two in-ports into the 'Trajectory Planning' and 'Motion' components.

  4. Completare i collegamenti come mostrato in questa figura.

    To the 'Robot' architecture model, add a 'Motion Command' connection from the 'Trajectory Planning' component to the 'Motion' component, and an 'Encoder' connection from the 'Motion' component to the 'Sensors' component.

Il livello radice del modello di architettura può anche avere porte che descrivono l'interazione del sistema con il suo ambiente. In questo esempio, la posizione di destinazione del robot è fornita da un computer esterno al robot stesso. Rappresentare questa relazione con una porta di input.

  1. Fare clic sul bordo sinistro del modello di architettura e inserire il nome della porta TargetPosition.

  2. Collegare una porta di architettura a un componente trascinando una linea dalla porta di input TargetPosition al componente Trajectory Planning. I collegamenti da una porta di architettura o verso di essa vengono visualizzati come tag.

    Final 'Robot' model has an architecture port connected from the 'Trajectory Planning' component to the 'Target Position' input port.

Modifica delle interfacce dati

È possibile definire un'interfaccia dati per specificare completamente un collegamento e le porte associate. Un'interfaccia dati può essere costituita da più elementi dati con varie dimensioni, unità e tipi di dati. Per verificare la coerenza quando si collega una porta, è inoltre possibile associare le interfacce alle porte non collegate durante la progettazione dei componenti.

Specificare il flusso di informazioni attraverso una porta tra i componenti configurando l'interfaccia dati con gli attributi. Un'interfaccia dati può essere semplice come l'invio di un valore intero, ma può anche essere un insieme di numeri, un'enumerazione, una combinazione di numeri e stringhe o un raggruppamento di altre interfacce predefinite.

Considerare l'interfaccia dati tra i componenti Sensors e Motion. I dati del sensore sono costituiti da:

  • Dati di posizione da due motori

  • Dati sulla vicinanza degli ostacoli rilevati da due sensori

  • Un timestamp per indicare l'attualità dei dati

  1. Per aprire Interface Editor, andare a Modeling > Interface Editor.

  2. Fare clic sul pulsante add interface per aggiungere un'interfaccia dati. Assegnare un nome all'interfaccia sensordata.

    L'interfaccia dati viene denominata e definita separatamente rispetto a una porta del componente e quindi assegnata a una porta.

  3. Fare clic sulla porta di output SensorData sul componente Sensors. In Interface Editor, fare clic con il tasto destro del mouse su sensordata e selezionare Assign to Selected Port(s).

    Se si fa nuovamente clic su sensordata, le tre porte SensorData vengono evidenziate, indicando che le porte collegate sono associate a tale interfaccia.

    Model with three 'Sensor Data' ports highlighted in purple.

  4. Aggiungere un elemento dati all'interfaccia dati selezionata. Fare clic sul pulsante add data element per aggiungere un elemento dati e denominarlo timestamp.

  5. Continuare ad aggiungere elementi dati all'interfaccia dati come specificato, facendo clic sul pulsante Add data element (Aggiungi elemento dati).

    NomeTipoUnità
    timestampdoubleseconds
    direction1doubledegrees
    direction2doubledegrees
    distance1doublemeters
    distance2doublemeters
    position1doubledegrees
    position2doubledegrees

  6. Modificare le proprietà di un elemento dati in Interface Editor. Fare clic sulla cella corrispondente all'elemento dati nella tabella e aggiungere le unità come indicato nella specifica.

    Fare clic sull'elenco a discesa accanto al pulsante save to data dictionary per salvare l'interfaccia dati in un dizionario dei dati. Un dizionario dei dati consente di gestire collettivamente e condividere un insieme di interfacce tra i modelli. Ad esempio, se in una fase successiva della progettazione, si sceglie di modellare il computer esterno come un modello di architettura separato, questo modello e il modello Robot possono condividere lo stesso dizionario dei dati. In questo caso, il dizionario è salvato come RobotDD.

    The Robot DD dictionary with interface named 'sensor data' and interface elements named 'time stamp', 'direction 1', direction 2', distance 1', distance 2', 'position 1', and 'position 2.

Scomposizione dei componenti

Ogni componente può avere una propria architettura. Fare doppio clic su un componente per scomporlo nei suoi sottocomponenti.

  1. Fare doppio clic sul componente Trajectory Planning. La barra Explorer e Model Browser indicano la posizione del componente nella gerarchia del modello.

    The inside of the 'Trajectory Planning' component shows three architecture ports called 'Target Position, 'Sensor Data', and 'Motion Command'.

    Questo componente utilizza innanzitutto i dati di posizione del motore che fanno parte dell'interfaccia sensordata per calcolare il comando ideale di posizione e velocità. Quindi elabora le informazioni sulla distanza dagli ostacoli contenute nella stessa interfaccia per adeguare il comando di movimento in base ad alcune regole di sicurezza.

  2. Aggiungere i componenti Motion Control e Safety Rules come parte dell'architettura Trajectory Planning.

    Trascinare la porta TargetPosition sul componente Motion Control. Aggiungere una porta di output Command a Motion Control, quindi trascinare una linea al component Safety Rules. Trascinare le linee dalla porta SensorData ai componenti Motion Control e Safety Rules.

    Port connections for the 'Trajectory Planning' component.

Modello di architettura del braccio robotico

Questo esempio utilizza:

Apri modello

Aprire il modello di architettura di un braccio robotico composto da sensori, attuatori di movimento e un algoritmo di pianificazione. È possibile utilizzare System Composer per visualizzare le interfacce e gestire i requisiti per questo modello.

Gestione dei collegamenti ai requisiti

I requisiti sono parte integrante del processo di ingegneria dei sistemi. Alcuni requisiti riguardano la funzionalità del sistema nel suo complesso, mentre altri riguardano aspetti relativi alle prestazioni quali potenza, dimensioni e peso. Scomporre i requisiti di alto livello in requisiti di basso livello e derivare ulteriori requisiti è fondamentale per definire l'architettura dell'intero sistema. Ad esempio, il consumo energetico complessivo del robot determina il fabbisogno relativo al consumo energetico del controller del robot.

Per allocare e tracciare i requisiti con gli elementi di sistema, System Composer si integra completamente con Requirements Toolbox. Per derivare requisiti appropriati, è talvolta necessario analizzare e specificare le proprietà (come la potenza) degli elementi del sistema, inclusi componenti, porte o connettori. Ad esempio, se il costo totale del sistema rappresenta un fattore critico, è necessaria una proprietà unitPrice.

Gestire i requisiti alla Prospettiva dei requisiti in System Composer utilizzando Requirements Toolbox. Andare a Apps > Requirements Manager. Per maggiori informazioni, vedere View and Link Requirements in Simulink (Requirements Toolbox).

Requirements perspective showing requirement list and requirement links on components in the model.

Per migliorare la tracciabilità dei requisiti, collegare i requisiti ai componenti architetturali e alle porte. Quando si fa clic su un componente nella Prospettiva dei requisiti, vengono evidenziati i requisiti collegati. Al contrario, quando si fa clic su un requisito, vengono visualizzati i componenti collegati. Per creare direttamente un collegamento, trascinare un requisito su un componente o una porta.

Vedi anche

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