시스템 수준에서 설계합니다. 1부. 아이디어에서 시스템까지

안녕하세요 여러분. 저는 작업에 시스템 엔지니어링 원칙을 자주 적용하며 이러한 접근 방식을 커뮤니티와 공유하고 싶습니다.

시스템 엔지니어링 - 표준이 없지만 간단히 말하면 특정 장치 샘플을 참조하지 않고 상당히 추상적인 구성 요소로 시스템을 개발하는 프로세스입니다. 이 과정에서 시스템 구성요소의 속성과 이들 사이의 연결이 설정됩니다. 또한 시스템을 일관되고 최적으로 만들고 시스템이 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것이 필요합니다. 이 튜토리얼에서는 매우 간단한 액세스 제어 시스템(ACS)을 설계하는 예를 사용하여 시스템 엔지니어링 기술을 보여 드리겠습니다.

초기 아키텍처 형성

무슨 일이 있어도 시스템이 개발되기 시작하면 머리나 종이에 화살표가 있는 직사각형이 나타납니다. 그러한 직사각형은 компоненты 시스템. 그리고 화살은 연결 구성 요소 사이. 그리고 우리가 정의한 모든 구성 요소가 서로 어떻게 작동하는지 앉아서 생각할 시간이 없는 경우가 종종 있으며 결국에는 여러 개의 목발을 만들어 중복된 디자인을 생각해 내기 시작합니다.

시스템과 아키텍처의 관점에서 볼 때 구성 요소는 다소 추상적인 것임을 기억하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 시스템에 마이크로컨트롤러가 있는 경우 아키텍처 수준에서는 STM32, Arduino 또는 Milander가 아니라 마이크로컨트롤러라는 점만 중요합니다. 또한 시스템에 정확히 무엇이 포함될지 전혀 명확하지 않은 경우가 많으며 장비, 소프트웨어 등에 대한 요구 사항을 개발하기 위해 시스템 엔지니어링을 사용합니다.

ACS의 예에서는 그 목적을 공식화하려고 노력할 것입니다. 이는 구성 요소를 식별하는 데 도움이 됩니다. 따라서 출입 통제 시스템의 임무는 제한된 범위의 사람들이 방에 들어갈 수 있도록 허용하는 것입니다. 즉, 스마트락이다. 결과적으로 우리는 문을 잠그고 잠금 해제하는 일종의 장치인 첫 번째 구성 요소를 갖게 되었습니다! 그에게 전화하자 도어록

사람이 안으로 들어갈 수 있는지 어떻게 알 수 있나요? 경비원을 배치하고 여권을 확인하고 싶지 않습니까? 사람들에게 RFID 태그가 달린 특수 카드를 제공하여 개인을 정확하게 식별할 수 있는 고유 ID나 기타 데이터를 기록하도록 합시다. 그런 다음 이러한 태그를 읽을 수 있는 장치가 필요합니다. 좋습니다. 구성요소가 하나 더 있습니다. RFID리더

우리가 얻은 것을 다시 살펴보겠습니다. RFID리더 일부 데이터를 읽으면 액세스 제어 시스템이 이를 사용하여 작업을 수행하고 이를 기반으로 무언가가 제어됩니다. 도어록. 다음 질문을 해보자 - 접근 권한이 있는 사람들의 목록을 어디에 저장할 것인가? 데이터베이스에서 최고입니다. 따라서 우리 시스템은 데이터베이스로부터 요청을 보내고 응답을 처리할 수 있어야 합니다. 이제 구성 요소가 하나 더 있습니다. DB핸들러. 그래서 우리는 시스템에 대한 매우 추상적이지만 시작하기에 충분한 설명을 받았습니다. 우리는 그것이 무엇을 해야 하는지, 어떻게 작동하는지 이해합니다.

종이 대신 Simulink 환경에서 시스템 아키텍처를 모델링하기 위한 특수 도구인 System Composer를 사용하여 3개의 컴포넌트를 생성하겠습니다. 위에서 이러한 구성 요소 간의 연결을 설명했으므로 즉시 연결해 보겠습니다.

아키텍처 확장

다이어그램을 살펴보겠습니다. 모든 것이 괜찮은 것 같지만 실제로는 그렇지 않습니다. 사용자의 관점에서 이 시스템을 살펴보십시오. 사용자가 카드를 리더기에 가져가면...? 사용자는 액세스가 허용되었는지 거부되었는지 어떻게 알 수 있나요? 이것에 대해 어떻게 든 그에게 알릴 필요가 있습니다! 따라서 사용자 알림이라는 구성요소를 하나 더 추가해 보겠습니다. 사용자 알림:

이제 더 낮은 수준의 추상화로 내려가 보겠습니다. 일부 구성 요소를 좀 더 자세히 설명해 보겠습니다. 구성 요소부터 시작해 보겠습니다. RFID리더. 우리 시스템에서 이 구성 요소는 RFID 태그를 읽는 역할을 합니다. 출력에는 일부 데이터(UID, 사용자 데이터...)가 포함되어야 합니다. 하지만 잠깐만요, NFC와 마찬가지로 RFID는 기본적으로 소프트웨어가 아니라 하드웨어입니다! 따라서 우리는 "원시" 데이터를 일종의 전처리기로 전송하는 RFID 칩 자체를 별도로 가지고 있다고 가정할 수 있습니다. 따라서 우리는 RFID 태그를 읽을 수 있는 추상적인 하드웨어와 데이터를 필요한 형식으로 변환할 수 있는 추상적인 소프트웨어를 갖게 되었습니다. 그들에게 전화하자 RFID센서 и RFID파서 각기. System Composer에서 이것을 어떻게 표시합니까? 구성요소를 제거할 수 있습니다. RFID리더 대신 두 개의 구성 요소를 배치하지만 이렇게 하지 않는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 아키텍처의 가독성을 잃게 됩니다. 대신 RFIDReader 내부로 가서 2개의 새로운 구성 요소를 추가해 보겠습니다.

좋습니다. 이제 사용자에게 알리는 작업으로 넘어가겠습니다. 시스템은 사용자에게 해당 건물에 대한 접근이 거부되거나 허용되었음을 어떻게 알릴 것입니까? 사람은 소리와 깜박이는 것을 가장 잘 인식합니다. 따라서 사용자가 주의를 기울이도록 특정 소리 신호를 발행하고 LED를 깜박일 수 있습니다. 적절한 구성요소를 추가해 보겠습니다. 사용자 알림:

우리는 시스템의 아키텍처를 만들었지만 여기에 뭔가 문제가 있습니다. 무엇? 연결 이름을 살펴보겠습니다. 인버스 и 아웃버스 -개발자에게 도움이 될만한 일반적인 이름은 아닙니다. 이름을 바꿔야 합니다.

그래서 우리는 시스템 엔지니어링 방법이 어떻게 가장 대략적인 근사치로 적용되는지 살펴보았습니다. 질문이 생깁니다. 왜 그것들을 사용합니까? 시스템이 원시적이어서 수행된 작업이 불필요한 것 같습니다. 즉시 코드를 작성하고, 데이터베이스를 설계하고, 쿼리를 작성하거나 납땜할 수 있습니다. 문제는 시스템을 전체적으로 생각하지 않고 구성 요소가 서로 어떻게 연결되어 있는지 이해하지 못한다면 시스템 구성 요소를 통합하는 데 오랜 시간이 걸리고 상당히 고통스럽다는 것입니다.

이 부분의 주요 내용은 다음과 같습니다.

시스템 개발에 시스템 엔지니어링 방법과 아키텍처 모델링을 사용하면 구성 요소 통합 비용을 줄이고 개발된 시스템의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

출처 : habr.com