DE10037396A1 - Element zur Duchführung eines Programm- bzw. Testablaufs - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Element zur Durchführung und Dokumentation eines Programm- bzw. Testablaufs, wobei durch das Element bestimmte Funktionen ausführbar sind, wobei das Element wenigstens einen Steuereingang aufweist, dem ein externes Steuersignal zuführbar ist, wobei in dem Element eine Variable abhängig von dem externen Steuersignal und der Ausführung der Funktion durch das Element veränderbar ist, derart, DOLLAR A dass die Variable einen von einem bestimmten Wert abweichenden Wert (ungleich "0") annimmt, wenn die Variable den Wert ("0") hat und das externe Steuersignal einen ersten Signalpegel aufweist, und dass die Variable den bestimmten Wert beibehält, DOLLAR A wenn die Variable den bestimmten Wert aufweist und erneut ein externes Steuersignal angelegt wird, das den ersten Signalpegel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Element zur Durchführung und Doku­ mentation eines Programm- bzw. Testablaufs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Technische Systeme, wie sie unter anderem in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, sind durch eine Reihe von Eigenschaften charak­ terisiert. Die Systeme sind komplex. Das bedeutet, dass diese Systeme aus interagierenden Komponenten bestehen, wobei die In­ teraktion über Kommunikationsverbindungen wie beispielsweise Bussysteme, stattfindet. Weiterhin sind diese Systeme zumindest in ihrem Zusammenwirken heterogen. Es sind Regelungssysteme vorhanden ebenso wie reaktive Systeme. Ebenso gibt es Kombina­ tionen beider Typen von Systemen. Weiterhin sind diese Systeme hybrid. Es kommen also elektrische, mechanische, hydraulische optische und/oder pneumatische Komponenten vor.

Die Steuerung und Regelung der Systeme wird durch spezielle Steuerkomponenten realisiert, welche Bestandteil der Systeme sind. Diese Komponenten werden im Fahrzeug als Steuergeräte be­ zeichnet. Diese sind durchweg elektronische Komponenten, deren Funktion in einem auf einer Recheneinheit ausgeführten Programm codiert ist.

Diese komplexen technischen Systeme müssen im Rahmen der Quali­ tätssicherung getestet werden. Dies gilt insbesondere für die Steuergeräte, welche letztlich die Kontrolle über die techni­ schen Prozesse innehaben. Die hierbei verwendeten Programm- oder Testsysteme sollen die Möglichkeit bieten, auf alle für den Test relevanten Größen an der Schnittstelle der Steuerkom­ ponente bzw. Steuerkomponenten Einfluss zu nehmen und diese bei Bedarf auch sichtbar machen zu können (Test, Programmablauf, Simulation und Erfassung).

Beim Test des Steuergerätes kommt in frühen Phasen der Entwick­ lung eine Simulation des Steuergeräts in einer simulierten technischen Umgebung (Software-in-the-Loop, SIL) zum Einsatz. Sobald die Steuerkomponenten real verfügbar ist, wird der Test der kompletten Komponente auf einem Hardware-in-the-Loop (HIL) Testsystem fortgesetzt. An solchen HIL-Testsystemen werden auch die zum vollständigen Steuersystem gehörenden Komponenten im Verbund getestet. Im letzten Schritt werden die Steuergeräte gemeinsam mit den übrigen Komponenten zum Gesamtsystem inte­ griert und erneut getestet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Test derartiger Steuergeräte zu vereinfachen und besser handhabbar zu machen.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst durch die Verwendung von Elementen zur Durchführung einer Simulation, wobei durch das Element bestimmte Funktionen ausführbar sind, wobei das Element wenigstens einen Steuereingang aufweist, dem ein externes Steuersignal zuführbar ist, wobei in dem Element eine Variable abhängig von dem externen Steuersignal und der Ausführung der Funktion durch das Element veränderbar ist der­ art, dass die Variable einen bestimmten Wert ungleich "0" an­ nimmt, wenn die Variable den Wert "0" hat und das externe Steu­ ersignal einen ersten Signalpegel aufweist, dass die Variable weiterhin den bestimmten Wert beibehält, wenn die Variable den bestimmten Wert aufweist und erneut ein externes Steuersignal angelegt wird, das den ersten Signalpegel aufweist.

Es zeigt sich, dass sich mit solchen Elementen eine Simulation und ein Test einfach durchführen lässt. Diese Elemente können einfach mit entsprechenden Parametern versehen werden, so dass diese dann an die jeweiligen Spezialfälle angepasst werden kön­ nen.

Durch eine Verknüpfung derartiger Elemente lassen sich auch komplexe Systeme simulieren, dokumentieren, ausführen und/oder testen. Dazu werden vorteilhaft verschiedene Elemente mit ver­ schiedenen Funktion vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass diese Elemente der Zahl nach begrenzt sein können, wobei sich dennoch mit vergleichsweise geringem Aufwand auch komplexe Simulationen bewältigen lassen.

Bei der Ausgestaltung des Elements nach Anspruch 2 wird die Va­ riable auf den Wert "0" zurückgesetzt, wenn die Ausführung der Funktion durch das Element beendet wurde, wobei bei einem Rück­ setzen der Variablen von dem Element über wenigstens einen Steuerausgang des Elements ein externes Steuersignal ausgegeben wird, das den ersten Signalpegel aufweist.

Dadurch kann vorteilhaft eine serielle Verknüpfung von Elemen­ ten realisiert werden. Die einzelnen Elemente können dann über die Ausgabe entsprechender externer Steuersignale die weitere Bearbeitung veranlassen, wenn sie ihre eigene Funktion beendet haben.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 nimmt die Variable den Wert "0" an, wenn dem wenigstens einen Steuereingang des Ele­ ments ein externes Steuersignal zugeführt wird, das einen zwei­ ten Signalpegel aufweist, wobei dann über den wenigstens einen Steuerausgang des Elements ein externes Steuersignal ausgegeben wird, das den zweiten Signalpegel aufweist.

Dadurch kann eine Deaktivierung von dem Element weitergegeben werden.

Insgesamt bedeutet dies also, dass das Element in einem akti­ vierten Zustand verbleiben kann und dabei die Funktion ausfüh­ ren kann bis eine Deaktivierung durch ein entsprechendes exter­ nes Steuersignal erfolgt. Andererseits kann sich das Element selbst deaktivieren, wenn dessen Funktion erfüllt ist.

Vorteilhaft besteht keine Beschränkung auf die Ausführung le­ diglich eines Elements zu einem Zeitpunkt. Dadurch können vor­ teilhaft auch parallel laufende Prozesse simuliert werden.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 weist das Element einen Steuereingang und mehrere Steuerausgänge auf, wobei das externe Steuersignal von dem Element über alle Steuerausgänge ausgege­ ben wird.

Mit einem solchen Element ist vorteilhaft die Ausführung der Simulation parallel laufender Prozesse initialisierbar.

Bei der Ausgestaltung des Elements nach Anspruch 5 weist das Element mehrere Steuereingänge auf, wobei ein externes Steuer­ signal, das den ersten Signalpegel aufweist, über den wenig­ stens einen Steuerausgang ausgegeben wird, wenn an allen Steu­ ereingängen ein Steuersignal anliegt, das dem ersten Signalpe­ gel entspricht.

Mit diesem Element lässt sich eine Aktivierung eines nachfol­ genden Elementes, das über den Steuerausgang dieses Elements angestoßen wird, so steuern, dass diese Aktivierung nur dann erfolgt, wenn an allen Steuereingängen ein Aktivierungssignal anliegt. Es handelt sich also um eine logische UND-Verknüpfung.

Das Element nach Anspruch 6 weist mehrere Steuereingänge auf, wobei ein externes Steuersignal, das den ersten Signalpegel aufweist, über den wenigstens einen Steuerausgang ausgegeben wird, wenn an wenigstens einem Steuereingang ein Steuersignal anliegt, das dem ersten Signalpegel entspricht.

Im Unterschied zur Ausgestaltung nach Anspruch 5 weist die Aus­ gestaltung nach Anspruch 6 eine logische ODER-Verknüpfung auf.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 weist das Element einen Steuereingang und mehrere Steuerausgänge sowie wenigstens einen Dateneingang auf, wobei ein an dem Steuereingang anliegendes externes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel über den Steu­ erausgang ausgegeben wird, der abhängig von dem an dem wenig­ stens einen Dateneingang anliegenden Signal durch die Funktion des Elements ermittelt wird.

Vorteilhaft lässt sich dadurch eine Verzweigung des weiteren Programmablaufs, insbesondere eines Testablaufs, abhängig von bestimmten Zuständen und Datenwerten erreichen.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 weist das Element einen oder mehrere Dateneingänge sowie einen oder mehrere Datenaus­ gänge auf, wobei die Funktion darin besteht, aus den an dem bzw. den Dateneingängen liegenden Dateneingangssignalen ein oder mehrere Datenausgangssignale zu bilden, das bzw. die über den bzw. die Datenausgänge ausgegeben werden.

Dabei können die Dateneingangssignale im einfachsten Falle un­ verändert über die Datenausgänge weitergegeben werden.

Ebenso können diese Dateneingangssignale auch modifiziert wer­ den. Dies kann beispielsweise durch arithmetische Operationen wie die Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division er­ folgen. Ebenso ist es auch möglich, den Absolutwert zu bilden, eine Integration oder Differentiation vorzunehmen oder tran­ szendente Funktionen zu realisieren.

Ebenso können die Funktion auch darin bestehen, die Datenein­ gangssignale mittels Boolescher Algebra zu bewerten durch NOT-, AND-, OR- sowie XOR-Verknüpfungen.

Es ist auch möglich, dass die Funktion einen Vergleich dar­ stellt. Dieser Vergleich kann so ausgestaltet sein, dass mehre­ re Dateneingangssignale auf ihren Wert hin verglichen werden. Ebenso können ein oder mehrere Dateneingangssignale daraufhin untersucht werden, ob sie in einem bestimmten Wertebereich lie­ gen. Weiterhin kann auch die Änderung des Dateneingangssignals untersucht werden, indem bei dem Vergleich beispielsweise un­ tersucht wird, ob das jeweilige Dateneingangssignal eine Schwelle von unten oder von oben überschreitet. Vorteilhaft wird von einem solchen vergleichenden Element kein externes Steuersignal ausgegeben. Das Element führt die vergleichende Funktion aus, nachdem es über einen Steuereingang ein externes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel empfangen hat. Der Ver­ gleich wird dann beendet, wenn über den Steuereingang eine De­ aktivierung über ein entsprechendes externes Steuersignal er­ folgt.

Die Funktion kann auch darin bestehen, bestimmte Werte zu spei­ chern. Dies kann beispielsweise der letzte Wert des Datenein­ garigssignals sein, der kleinste Wert, den das Dateneingangs­ signal angenommen hat, den größten Wert, den das Dateneingangs­ signal angenommen hat oder den Mittelwert des Dateneingangs­ signals.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 9 besteht die Funktion des Elements in einer Zeitmessung.

Das Element kann beispielsweise wenigstens einen Dateneingang aufweisen, wobei nach der Aktivierung des Elements durch ein externes Steuersignal die Zeitdauer bestimmt wird, die vergeht, bis nach einem bestimmten ersten Dateneingangssignal ein be­ stimmtes weiteres Dateneingangssignal vorliegt.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 erfolgt die Zeitmessung, indem beginnend zu einem Zeitpunkt, der durch das Anliegen ei­ nes externen Steuersignals mit dem ersten Signalpegel oder durch ein bestimmtes Signal an einem Dateneingang bzw. eine Si­ gnalkombination an mehreren Dateneingängen des Elements defi­ niert ist, eine bestimmte Zeitdauer gemessen wird, wobei am En­ de der Zeitdauer über einen Steuerausgang des Elements ein ex­ ternes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird und/oder an einem oder mehreren Datenausgängen ein entsprechen­ des Datensignal ausgegeben wird.

Eine solche Ausgestaltung stellt einen zeitbezogenen Count- Down, insbesondere ein Time-Out-Glied, dar.

Bei der Ausgestaltung des Elementes nach Anspruch 11 ist dem Element über einen Steuereingang ein externes Steuersignal zu­ führbar, wobei über einen Datenausgang des Elements ein zeitli­ cher Signalverlauf als Datenausgangssignal ausgegeben wird, wenn das externe Steuersignal den ersten Signalpegel aufweist.

Dabei sind verschiedene Funktionen durch eine entsprechende Verknüpfung von Basisfunktionen realisierbar.

Vorteilhaft zeigt sich, dass mit den beschriebenen Elementen Testsystemen realisierbar sind, die einen automatisierten Ab­ lauf oder Test gestatten. Insbesondere ist es also nicht mehr notwendig, die Vielzahl und Komplexität der Steuerfunktionen durch ein manuelles Testen zu überprüfen, was ohnehin unter dem Gesichtspunkt der Effektivität und Effizienz problematisch ist.

Mit den Elementen wird sowohl die Simulation als auch die Er­ fassung und Auswertung von für den Test oder die Software rele­ vanten Größen gestattet. Dies erfolgt durch eine Simulation der im Test befindlichen Komponente oder des im Test befindlichen Systems sowie eine nachfolgende Auswertung der entsprechenden Reaktionen.

Weiterhin zeigt sich, dass die Simulation und Auswertung in Echtzeit möglich ist. Weiterhin zeigt sich, dass ein Programm- oder Testsystem, das aus den beschriebenen Elementen besteht, auch in der Lage ist, mehrere Funktionen gleichzeitig auszufüh­ ren. Weiterhin ist durch eine entsprechende Ausgestaltung der Elemente sowohl die Verarbeitung digitaler Größen wie auch die Verarbeitung analoger Größen möglich.

Aus dem Stand der Technik sind im Zusammenhang mit der compu­ tergestützten Simulation zwei Verfahren bekannt. Das eine be­ trifft die Kompilierung. Diese erfordert eine Übersetzung des Programms vor der Laufzeit in eine maschinenlesbare Form. Diese maschinenlesbare Form ist dann wiederum nur auf der Maschine ausführbar, für die diese maschinenlesbare Form kompiliert wur­ de. Weiterhin ist die Interpretation bekannt. Dabei wird das Programm während der Laufzeit analysiert und ausgeführt. Dies hat Nachteile hinsichtlich der erreichbaren Laufzeiten.

Durch die vorliegend vorgeschlagene Zusammenstellung der Ele­ mente wird erreicht, dass die Elemente durch Vorgabe entspre­ chender Parameter an die konkreten Verhältnisse anpassbar sind. Dadurch wird zum einen eine gute Flexibilität erreicht. Dennoch sind die Laufzeiten der Simulationen hinreichend schnell und auch flexibel auf verschiedenen Rechnern ausführbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:

Fig. 1 bis 17 verschiedene Elemente, durch deren Kombina­ tion und Verknüpfung verschiedene Simula­ tions- und Testaufgaben lösbar sind,

Fig. 18 und 19 Darstellungen von Elementen zur Realisierung von zusammengesetzten Funktionen,

Fig. 20 eine Darstellung eines datenspeichernden Elements,

Fig. 21 eine Darstellung zur Erzeugung einer Liste, mit der die Elemente verknüpfbar sind und

Fig. 22 ein Beispiel für eine Verknüpfung zur Durch­ führung einer Simulation.

In dem Gesamtsystem wird zwischen steuernden und speichernden Elementen unterschieden.

Steuernde Elemente 1 erfüllen eine klar umrissene Funktion. Der grundlegende Aufbau eines steuernden Elementes 1 ist in Fig. 1 dargestellt. Dem steuernden Element 1 wird als Kontrollfluss ein externes Steuersignal 2 über einen Steuereingang 3 zuge­ führt. Weiterhin ist ein Steuerausgang 4 zu sehen, über den von dem steuernden Element 1 ein externes Steuersignal 5 ausgebbar ist.

Weiterhin sind Dateneingänge 6 und 7 zu sehen, über die Daten­ eingangssignale 8 und 9 zuführbar sind.

Mit der Bezugsziffer 10 ist eine Variable bezeichnet, die ent­ sprechend dem aktivierten oder deaktivierten Zustand des Ele­ ments 1 einen bestimmten Wert annimmt, der ungleich 0 ist, oder die den Wert 0 aufweist, wenn das Element 1 deaktiviert ist.

Mit der Bezugsziffer 11 ist einer oder auch mehrere Parameter bezeichnet, die dem steuernden Element 1 vorgebbar sind und auf die das steuernde Element 1 während der Abarbeitung seiner Funktion zugreifen kann. Diese Parameter sind während der Akti­ vierungsdauer eines steuernden Elements 1 nicht veränderbar.

Das steuernde Element 1 weist weiterhin Datenausgänge 12 und 13 auf, über die Datenausgangssignale 14 und 15 ausgebbar sind. Über diese Datenausgänge werden die verarbeiteten Daten anderen Elementen zur Verfügung gestellt.

Diese Datenflüsse transportieren also Werte oder Ereignisse, das heißt Datensignale, die bestimmte Zustände repräsentieren. Die von den Datenflüssen transportierten Größen können sich über der Zeit ändern.

Zur Erfüllung komplexer Aufgaben können steuernde Elemente mit­ einander verkettet werden. Die Verkettung kann sowohl über die Kontrollflüsse, das heißt also über die externen Steuersignale an den Steuereingängen sowie Steuerausgängen, als auch über die Datenflüsse, das heißt über die Dateneingangs- und Datenaus­ gangssignale, erfolgen.

Die steuernden Elemente lassen sich in zwei Gruppen untertei­ len:

• - Kontrollierende Elemente: Diese überwachen die Weiterlei­ tung externer Steuersignale und damit die Aktivierung und Deaktivierung von steuernden Elementen sowie
• - Datenverarbeitende Elemente: Diese Elemente simulieren und überwachen Größen, die von dem Testsystem bereitgestellt werden.

Die Ablaufsteuerung erfolgt über die externen Steuersignale 2, 5 sowie über die Variable 10. Jedes steuernde Element 1 verfügt über genau eine Variable 10. Diese zeigt den Zustand der Akti­ vierung und Deaktivierung an wie oben beschrieben. Wird dem steuernden Element 1 über den Steuereingang 3 ein externes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel zugeführt, wird die Va­ riable 10 auf den Wert ungleich 0 gesetzt, wenn diese vorher den Wert 0 hatte. War der Wert der Variablen 10 bereits un­ gleich 0, wird dieser Wert beibehalten.

Solange die Variable 10 den Wert ungleich 0 aufweist, wird von dem steuernden Element 1 dessen Funktion abgearbeitet. Wird während dem Abarbeiten der Funktion über den Steuereingang 3 wiederum ein externes Steuersignal 2 mit dem ersten Signalpegel zugeführt, wird das Abarbeiten der Funktion fortgesetzt und nicht abgebrochen und neu begonnen.

Wenn die Funktion des steuernden Elements 1 abgearbeitet ist, wird die Variable 10 auf den Wert 0 gesetzt. Das heißt, dass dieses steuernde Element 1 deaktiviert wird. Über den Steuer­ ausgang 4 wird ein externes Steuersignal 5 ausgegeben, das den zweiten Signalpegel aufweist und zu einer Deaktivierung der steuernden Elemente führt, an deren Steuereingängen dieses ex­ terne Steuersignal anliegt.

Wird einem steuernden Element 1 über seinen Steuereingang 3 ein externes Steuersignal 2 zugeführt, das den zweiten Signalpegel aufweist, wird die Variable 10 auf den Wert 0 gesetzt, wenn diese vorher einen Wert ungleich 0 hatte. Die Abarbeitung der Funktion wird dann abgebrochen. Unabhängig von dem vorherigen Wert der Variablen 10 wird über den Steuerausgang 4 ein exter­ nes Steuersignal 5 ausgegeben, das den zweiten Signalpegel auf­ weist und zur Deaktivierung der steuernden Elemente führt, an deren Steuereingängen dieses externe Steuersignal liegt.

Diese steuernden Elemente können seriell angeordnet werden oder auch parallel. In diesem Fall können die Variablen mehrerer steuernder Elemente einen Wert ungleich 0 aufweisen. Deren Funktionen werden dann parallel abgearbeitet.

Fig. 2 zeigt ein Start-Element 201. Dieses Start-Element 201 weist keinen Steuereingang auf sondern nur einen Steuerausgang 204, über den ein externes Steuersignal 205 ausgebbar ist. So­ fern dieses externe Steuersignal 205 den ersten Signalpegel aufweist, lassen sich dadurch andere steuernde Elemente akti­ vieren, denen dieses externe Steuersignal an einem Steuerein­ gang zugeführt wird.

Alternativ zur Darstellung der Fig. 2 kann das Start-Element 201 auch mit einem Steuereingang versehen sein. Nachdem dann über das Start-Element 201 ein externes Steuersignal 205 mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wurde, kann über diesen Steu­ ereingang das Start-Element veranlasst werden, ein externes Steuersignal 205 mit dem zweiten Signalpegel auszugeben und da­ durch die Aktivierung aller steuernden Elemente definiert zu beenden, indem von diesen wiederum dieses externe Steuersignal mit dem zweiten Signalpegel weitergegeben wird.

Fig. 3 zeigt ein Terminator-Element 301. Mit einem solchen Terminator-Element 301 wird ein Kontrollfluss beendet. Das be­ deutet, das dieses Terminator-Element 301 einen externen Steu­ ereingang 303 aufweist, dem ein externes Steuersignal 302 zu­ führbar ist. Ein externes Steuersignal 302 mit einem ersten Si­ gnalpegel wird von diesem Terminator-Element "geschluckt", ohne dass dieses externe Steuersignal an andere steuernde Elemente weitergegeben wird.

Fig. 4 zeigt ein Exit-Element 401. Mit einem solchen Exit- Element 401 wird ein Kontrollfluss beendet. Im Unterschied zu einem Terminator-Element 301 entsprechend der Darstellung der Fig. 3 ist dieses Exit-Element 401 allerdings mit einem Start- Element verbunden. Wird dem Exit-Element 401 über seinen Steu­ ereingang 403 ein externes Steuersignal 402 zugeführt, das den ersten Signalpegel aufweist, wird von diesem Exit-Element über dessen Steuerausgang 404 ein externes Steuersignal 405 entspre­ chend dem zweiten Signalpegel an das Start-Element ausgegeben. Von diesem Start-Element wird dieses externe Steuersignal mit dem zweiten Signalpegel sofort weitergegeben, so dass dadurch alle steuernden Elemente deaktiviert werden. Ein Exit-Element 401 beendet somit einen durch ein Start-Element initiierten Prozess. Wird dem Exit-Element 401 ein externes Steuersignal mit dem zweiten Signalpegel zugeführt, wird dieses externe Steuersignal ignoriert.

Fig. 5 zeigt ein Fork-Element 501, mit dem ein über einen Steuereingang 503 eingehendes externes Steuersignal 502 über mehrere Steuerausgänge 504 ausgegeben wird. Dadurch können mit diesem Fork-Element 501 gleichzeitig mehrere andere steuernde Elemente aktiviert oder deaktiviert werden.

Fig. 6 zeigt ein Joint-Element 601. Dieses Joint-Element 601 weist mehrere Steuereingänge 603 auf, denen jeweils ein exter­ nes Steuersignal 602 zuführbar ist. Daraus wird ein externes Steuersignal 605 abgeleitet, das über den Steuerausgang 604 ausgegeben wird.

Weiterhin ist der Darstellung nach Fig. 6 zu entnehmen, dass mittels eines Parameters 611 vorgebbar ist, wie das externe Steuersignal 605 aus den eingehenden externen Steuersignalen 602 abgeleitet wird.

Dies kann beispielsweise über eine logische UND-Verknüpfung der externen Steuersignale 602 an den Steuereingängen 603 erfolgen. Das bedeutet, dass erst dann ein externes Steuersignal 605 mit dem ersten Signalpegel über den Steuerausgang 604 ausgegeben wird, wenn an jedem Steuereingang wenigstens einmal ein exter­ nes Steuersignal 602 angelegen hat mit dem ersten Signalpegel.

Ebenso kann das externe Steuersignal 605, das über den Steuer­ ausgang 604 ausgegeben wird, auch über eine logische ODER- Verknüpfung realisiert sein. Das bedeutet dann, dass über den Steuerausgang 604 sofort dann ein externes Steuersignal 605 mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird, wenn an wenigstens ei­ nem der Steuereingänge 603 ein externes Steuersignal 603 an­ liegt, das den ersten Signalpegel aufweist.

Ebenso gilt dies für die Weitergabe von externen Steuersignalen mit dem zweiten Signalpegel.

Fig. 7 zeigt ein Verzweigungs-Element 701. Diesem Verzwei­ gungselement 701 ist über einen Steuereingang 703 ein externes Steuersignal 702 zuführbar. Wenn dieses Steuersignal 702 den ersten Signalpegel aufweist, wird die Variable 710 auf den ent­ sprechenden Wert gesetzt und das Verzweigungs-Element 701 wird aktiviert. Abhängig von dem an einem Dateneingang 707 anliegen­ den Dateneingangssignal 708 wird ermittelt, über welchen der externen Steuerausgänge 704 das Steuersignal 705 mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird.

Die Überprüfung abhängig von dem Dateneingangssignal 708 kann beispielsweise als "if-then-else"-Überprüfung mit zwei Steuer­ ausgängen 704 realisiert sein. Ebenso ist es möglich, mehr als zwei Steuerausgänge 704 vorzusehen und die Überprüfung abhängig von dem Dateneingangssignal 708 als "Select"-Überprüfung vorzu­ nehmen. Bei dieser Select-Überprüfung wird dann ermittelt, über welchen der Steuerausgänge 704 das externe Steuersignal 705 mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird.

Fig. 801 zeigt ein Steuerelement 801, dessen Funktion in der Abarbeitung einer Schleife besteht. Diese Schleife besteht aus einem Schleifenkörper und einer Schleifenbedingung. Solange die Schleifenbedingung erfüllt ist, wird der Schleifenkörper ausge­ führt. Eine Ausführung des Schleifenkörpers von der Aktivierung bis zu dessen Beendigung wird als Durchlauf bezeichnet. Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird die Schleife inaktiv. Die Bedin­ gung wird nur zu bestimmten Zeiten geprüft. Entsprechend dem Zeitpunkt der Überprüfung können bestimmte Schleifentypen un­ terschieden werden.

Bei der sogenannten unbedingten Schleife erfolgt eine definier­ te Anzahl von Schleifendurchläufen. Die Schleifenbedingung ist erfüllt, solange die definierte Anzahl der Durchläufe noch nicht erreicht ist. Sie wird jeweils vor einem Durchlauf ge­ prüft. Für die Entscheidung, ob die Schleife durchlaufen wird oder nicht, werden keine weiteren externen Daten benötigt. Des­ wegen ist das Dateneingangssignal 808 sowie der Dateneingang 807 in der Fig. 8 strichliniert dargestellt, da diese bei der unbedingten Schleife allenfalls dann benötigt werden, wenn wäh­ rend der Verarbeitung im Schleifendurchlauf auf externe Daten zugegriffen werden muss.

Es sind auch sogenannte bedingte Schleifen bekannt. Bei der an­ nehmenden Schleife wird der Schleifenkörper einmal durchlaufen bevor die Schleifenbedingung überprüft wird. Die Schleifenbe­ dingung wird dann durch die Auswertung wenigstens eines Daten­ eingangssignals 808 überprüft. Bei der abweisenden Schleife wird die Schleifenbedingung bereits vor dem ersten Durchlauf geprüft. Ist diese Bedingung zum Zeitpunkt der Aktivierung der Schleife nicht erfüllt, findet überhaupt kein Durchlauf durch die Schleife statt.

Neben diesen Elementen, die in erster Linie den Kontrollfluss steuern, indem entsprechende Steuersignale zur Aktivierung und Deaktivierung anderer Elemente weitergegeben werden, sind auch datenverarbeitende Elemente vorgesehen. Bei diesen Elementen sind je nach spezieller Art der Datenverarbeitung Dateneingänge und Datenausgänge zur Zuführung von Dateneingangssignalen und zur Abführung von Datenausgangssignalen vorgesehen.

Die Daten können zeitkontinuierliche Größen sein. Daten dieses Typs verfügen zu jedem Zeitpunkt über einen Wert.

Weiterhin können die Daten zeitdiskrete Größen sein. Daten die­ ses Typs haben keinen Wert im engeren Sinne sondern stellen ein Ereignis in der Zeit dar. Zeitdiskrete Größen werden daher kurz als Ereignis (Event) bezeichnet.

Fig. 9 zeigt ein datenverarbeitendes Element 901. Dieses Ele­ ment 901 weist zwei Dateneingänge 907 auf, denen jeweils ein Dateneingangssignal 908 zugeführt wird. Weiterhin weist dieses Element 901 zwei Datenausgänge 913 auf, über die jeweils ein Datenausgangssignal 915 ausgebbar ist.

Dieses Element 901 kann als Datenverarbeitung beispielsweise eine einfache Zuweisung ausführen. Dabei wird ein eingehendes Dateneingangssignal 908 über wenigstens einen Datenausgang 913 als Datenausgangssignal 915 weitergegeben. Es ist dabei mög­ lich, dass das Element 901 lediglich einen Dateneingang sowie lediglich einen Datenausgang aufweist.

Weiterhin kann das Element 901 als modifizierendes Element aus­ gebildet sein. Als modifizierendes Element verarbeitet dieses Element eingehende Dateneingangssignale 908 zu einer oder meh­ rere Ausgangsgrößen, die als Datenausgangssignale 915 über ent­ sprechende Datenausgänge 913 ausgegeben werden. Diese modifi­ zierenden Elemente können beispielsweise mathematische Opera­ tionen ausführen. Diese mathematischen Operationen können bei­ spielsweise arithmetische Operationen sein wie die Addition, die Subtraktion, die Multiplikation und die Division. Weiterhin können auch andere Operatoren realisiert sein wie beispielswei­ se Integratoren, Differentiatoren oder transzendente Funktio­ nen. Ebenso kann beispielsweise der Absolutwert gebildet wer­ den.

Diese Elemente 901 beenden die Durchführung ihrer Funktion, wenn ihnen ein externes Steuersignal 902 mit dem zweiten Si­ gnalpegel über den Steuereingang 903 zugeführt wird.

Weiterhin ist es möglich, mittels der datenverarbeitenden Ele­ mente 901 Boolesche Operatoren auszuführen. Diese Operatoren der Booleschen Algebra können beispielsweise die NOT-, AND-, OR sowie die XOR-Funktion sein.

Ebenso können vergleichende Elemente realisiert werden. Diese vergleichen zwei oder mehr Eingangsgrößen 908 und stellen das Ergebnis des Vergleichs am Datenausgang 913 mittels eines ent­ sprechenden Datenausgangssignals 915. Vergleichende Elemente verfügen vorteilhaft über einen Ereignisausgang, welcher ein Ereignis generiert, sobald der Vergleich wahr wird. Es sind beispielsweise nachfolgende Vergleiche möglich:

• - Äquivalenz: Die eingehenden Größen weisen denselben Wert auf
• - Antivalenz: Die eingehenden Größen weisen unterschiedliche Werte auf.
• - Größer: Der erste Wert ist größer als der zweite.
• - Größer oder gleich: Der erste Wert ist größer als der zweite oder gleich dem zweiten.
• - Kleiner: Der erste Wert ist kleiner als der zweite.
• - Kleiner oder gleich: Der erste Wert ist kleiner als der zweite oder gleich dem zweiten.
• - Innerhalb: Der eingehende Wert liegt zwischen einer oberen und einer unteren Grenze.
• - Außerhalb: Der eingehende Wert liegt außerhalb einer durch eine untere und eine obere Grenze spezifizierten Bereichs.
• - Steigende Flanke: Der eingehende Wert überschreitet eine Schwelle von unten nach oben.
• - Fallende Flanke: Der eingehende Wert unterschreitet eine Schwelle von oben nach unten.

Weiterhin können datenverarbeitende Elemente als haltende Ele­ mente realisiert sein. Diese haltenden Elemente verfügen über je einen Ereignis- und einen Werteingang. Sie verarbeiten den Wert, sobald an ihrem Ereigniseingang ein Ereignis vorliegt. Folgende Verarbeitungen haltender Elemente können realisiert sein:

• - Buffer: Der Puffer speichert den Wert des eingehenden Wer­ tes, sooft ein Ereignis am Ereigniseingang vorliegt.
• - Minimalwertspeicher: Der Minimalwertspeicher enthält den kleinsten beobachteten Wert.
• - Maximalwertspeicher: Der Maximalwertspeicher enthält den größten beobachteten Wert.
• - Mittelwertspeicher: Der Mittelwertspeicher enthält den Mittelwert des beobachteten Wertes.

Für die Minimalwertspeicher, Maximalwertspeicher und Mittel­ wertspeicher kann vorteilhaft noch festgelegt werden, ob die Speicherung über alle Werte, die letzten n Werte oder die letz­ ten t Sekunden erfolgen soll.

Gemäß der Darstellung der Fig. 10 können auch zeitbezogene Elemente 1001 vorhanden sein.

Ein solches zeitbezogenes Element 1001 kann beispielsweise als Timeout realisiert sein. Dabei läuft eine voreingestellte Zeit t ab. Nach Ablauf der Zeit t wird ein Ereignis ausgelöst und das Element 1001 wird deaktiviert unter Abgabe eines externen Steuersignals 1005 des zweiten Pegels. Über die Datenausgänge 1013 können wertbezogene und/oder ereignisbezogene Datenaus­ gangssignale 1015 ausgegeben werden. Ebenso ist es möglich, nur einen Datenausgang 1013 vorzusehen.

Fig. 11 zeigt ein zeitbezogenes Element 1101, das als Timer arbeitet. Mit dem zeitbezogenen Element 1101 wird die Zeit zwi­ schen zwei Ereignissen gemessen. Die Messung beginnt mit einem Ereignis, das als Dateneingangssignal 1108 über einen der Da­ teneingänge 1107 zugeführt wird. Die Zeitmessung endet mit ei­ nem weiteren Ereignis, das dem Element 1101 an dem anderen Da­ teneingang 1107 als Dabeneingangssignal 1108 zugeführt wird. Ebenso ist es auch möglich, nur einen Dateneingang 1107 vorzu­ sehen und die beiden Datensignale 1108, die den Anfang und das Ende des zu messenden Zeitintervalls definieren, über einen Da­ teneingang 1107 zuzuführen.

Der Timer kann beispielsweise zwei Datenausgänge 1113 aufwei­ sen. An einem wertbezogenen Datenausgang kann die gemessen Zeit als Datenausgangssignal 1115 ausgegeben werden. Weiterhin kann das Element 1101 ein Ereignis generieren und über einen weite­ ren Datenausgang 1113 als Datenausgangssignal 1115 ausgeben. Nach Abschluss der Messung wird das Element 1101 deaktiviert unter Abgabe eines externen Steuersignals 1105 mit dem zweiten Signalpegel.

Weiterhin können ereignisbezogene Elemente vorgesehen werden. Diese Elemente reagieren auf Ereignisse.

Ein Beispiel eines solchen ereignisbezogenen Elements ist in Fig. 12 dargestellt. Fig. 12 zeigt ein Countdown-Element 1201. Das Countdown-Element 1201 zählt bei jedem über den Da­ teneingang 1207 eintreffenden Ereignis, das durch das Datenein­ gangssignal 1208 repräsentiert wird, einen voreingestellten Zähler von dem Wert n auf den Wert 0 herunter. Wird der Zähler­ stand 0 erreicht, so löst das Countdown-Element 1201 seiner­ seits ein Ereignis aus, das über einen der beiden dargestellten Datenausgänge 1213 als Datenausgangssignal 1215 ausgegeben wird. Weiterhin wird das Countdown-Element 1201 deaktiviert, wobei weiterhin ein externes Steuersignal mit dem ersten Si­ gnalpegel über den Steuerausgang 1204 als externes Steuersignal 1205 ausgegeben wird. Der Wert n kann beispielsweise über den Parameter 1211 voreingestellt werden.

Abweichend von der Darstellung der Fig. 12 ist es auch mög­ lich, nur einen Datenausgang 1213 vorzusehen.

Fig. 13 zeigt ein Counter-Element. Nach dessen Aktivierung über ein externes Steuersignal 1302 an dessen Steuereingang 1303 zählt dieses Element die Ereignisse, die dem Counter- Element 1302 an dessen Dateneingang 1307 als Dateneingangs­ signal 1308 zugeführt werden. Die Zahl der Ereignisse wird dann über die Datenausgänge 1313 als Datenausgangssignal 1315 ausge­ geben. Das Counter-Element 1301 zählt die Ereignisse nach des­ sen Aktivierung über das externe Steuersignal 1302 mit dem er­ sten Signalpegel bis dem Counter-Element 1301 ein externes Steuersignal 1302 mit dem zweiten Signalpegel zugeführt wird.

Auch hierbei ist es wieder möglich, lediglich einen Datenaus­ gang 1313 vorzusehen.

Fig. 14 zeigt ein Guardian-Element 1401. Dieses Guardian- Element 1401 überwacht zwei Dateneingänge 1407 darauf, an wel­ chem der beiden Dateneingänge 1407 zuerst ein Dateneingangs­ signal 1408 anliegt, das ein Ereignis repräsentiert. Liegt ein solches ein Ereignis repräsentierendes Dateneingangssignal 1408 vor, wird an den Datenausgängen 1413 ein entsprechendes Daten­ ausgangssignal 1415 ausgegeben. Dieses Datenausgangssignal 1415 ist ereignisbezogen. Das Guardian-Element 1401 erzeugt eben­ falls ein Ereignis, das als Datenausgangssignal 1415 ausgegeben wird. Anschließend wird das Guardian-Element 1401 deaktiviert, wobei über den Steuerausgang 1404 ein externes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird. Mit einem solchen Guar­ dian-Element 1401 lassen sich Wettläufe von Zeit- und/oder er­ eignisbezogenen Prozessen überwachen. Auch hierbei kann wieder­ um lediglich ein Datenausgang 1413 vorgesehen werden.

Fig. 15 und 16 zeigen Konverter-Elemente. Mit diesen Konver­ ter-Elementen lassen sich Steuersignale umsetzen in ereignisbe­ zogene Datensignale und umgekehrt.

Fig. 15 zeigt ein Ereignisgenerator-Element 1501. Dieses Ele­ ment erzeugt an seinem Datenausgang 1513 ein ereignisbezogenes Datenausgangssignal 1515, wenn an seinem Steuereingang 1503 ein externes Steuersignal 1502 mit dem ersten Signalpegel anliegt. Dieses externe Steuersignal 1502 wird unmittelbar über den Steuerausgang 1504 als externes Steuersignal 1505 weitergege­ ben.

Fig. 16 zeigt ein Synchronisations-Element 1601. Dieses Syn­ chronisations-Element 1601 gibt ein externes Steuersignal 1502 mit dem ersten Signalpegel erst dann über den Steuerausgang 1604 als externes Steuersignal 1605 weiter, wenn an seinem Da­ teneingang 1607 ein bestimmtes ereignisbezogenes Dateneingangs­ signal 1608 anliegt.

Fig. 17 zeigt ein Signalgenerator-Element 1701. Dies ist ein Element, mit dem Signalverläufe über der Zeit erzeugt werden können. Das Signalgenerator-Element wird deaktiviert, wenn der Signalverlauf vollständig abgespielt ist oder wenn dem Signal­ generator-Element 1701 über seinen Steuereingang 1703 ein ex­ ternes Steuersignal 1702 mit dem zweiten Signalpegel zugeführt wird. Signalverläufe werden ihrerseits wiederum durch speziali­ sierte Signalelemente beschrieben, es können drei Signalelemen­ te unterschieden werden:

• - Ein Signalverlauf besteht aus verschiedenen Segmenten, die zeitlich aufeinander folgen.
• - Ein Segment wird durch ein Verknüpfungselement beschrie­ ben.
• - Ein Verknüpfungselement verschaltet ein oder mehrere Si­ gnalgeneratorelemente.
• - Ein Signalgeneratorelement erzeugt einen über der Zeit veränderlichen Wert.

Ein Verknüpfungselement ist durch einen oder mehrere Slots 1801 gekennzeichnet, in die Signalgenerator-Elemente 1802 eingefügt werden können, entsprechend der Darstellung der Fig. 18. Die Slots 1801 sind verknüpft über eine oder mehrere Operationen, welche die Verknüpfung definieren. So können aus elementaren Signalfunktionen komplexe Verläufe am Ausgang Y des Verknüp­ fungselements 1802 erzeugt werden. Es sind insbesondere Ver­ knüpfungen für folgende Operationen definiert:

• - Addition: Y = A + B
• - Subtraktion: Y = A-B
• - Multiplikation: Y = A.B
• - Division: Y = A/B, ist hierbei B = 0, so nimmt Y den ma­ ximal darstellbaren positiven Wert an, wenn A < 0 ist und den maximal darstellbaren negativen Wert, wenn A < 0 ist.
• - MAC: Y = A.B + C

Weiterhin können Filter vorgesehen sein:

• - Tiefpass: Der Ausgang Y ergibt sich aus dem tiefpassgefil­ terten Signal A. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses wird von Signal B vorgegeben.
• - Hochpass: Der Ausgang Y ergibt sich aus dem hochpassgefil­ terten Signal A. Die Grenzfrequenz des Hochpasses wird von dem Signal B vorgegeben.
• - Bandpass: Der Ausgang Y ergibt sich aus dem bandpassgefil­ terten Signal A. Die Grenzfrequenzen des Bandpasses werden von Signalen B und C vorgegeben.
• - Bandsperre: Der Ausgang Y ergibt sich aus dem bandgesperr­ ten Signal A. Die Grenzfrequenzen der Bandsperre werden von den Signalen B und C vorgegeben.

Aus den aufgeführten Beispielen ist ersichtlich, dass dem Ver­ knüpfungselement 1802 gegebenenfalls auch mehr als zwei Größen zugeführt werden können.

Ein Signalgeneratorelement erzeugt einen zeitlich veränderli­ chen Wert. Hierzu kann vorteilhaft auf eine Bibliothek von vor­ gefertigten Generatorelementen zugegriffen werden. Diese sind parametrierbar. Folgende Elemente können vorteilhaft definiert sein:

• - Sinus: Y = A + sin(w.t + b); mit der Amplitude A, der Kreisfrequenz w und der Phase b.
• - Cosinus: Y = A.cos(w.t + b); mit der Amplitude A, der Kreisfrequenz w und der Phase b.
• - Exponentialfunktion: y = exp (A.t)
• - Konstante: Y = const.
• - Pulsetrain: Y ist eine Folge von Pulsen der Dauer T_Pulse und der Periodenzeit T_Periode
• - PWM: Y ist eine Folge von Pulsen mit dem Tastverhältnis T_Ratio und der Periodendauer T_Periode.
• - Rampe: Y ist eine Rampe von A nach B mit der Steigung M.
• - Messdaten: Dabei wird Y nicht analytisch bestimmt sondern einer zuvor aufgenommen Messreihe entnommen. Somit ist es möglich, in der Realität gemessene Verläufe wiederzugeben.

Mit dem dargestellten Beispiel der Fig. 19 lässt sich bei­ spielsweise ein Klopfsignal eines Klopfsensors einer Brenn­ kraftmaschine nachbilden. Dieses Signal wird durch eine abklin­ gende Sinusschwingung charakterisiert. Der Effekt kann durch die Gleichung Y = A.exp(-c.t).sin (w.t) beschrieben wer­ den. Das resultierende Signal Y kann durch die Verknüpfung 1903 der Multiplikation und die Signalgeneratoren 1901 der Exponen­ tialfunktion und 1902 der Sinusfunktion erzeugt werden.

Weiterhin können speichernde Elemente 2001 vorgesehen werden. Speichernde Elemente sind nicht in den Fluss der Steuersignale eingebunden. Sie verfügen lediglich über Datensignale. Ein Bei­ spiel ist in Fig. 20 dargestellt. Diese speichernden Elemente 2001 verfügen nicht über eine Variable entsprechend zu den an­ deren Elementen und weisen keinen Zustand "aktiv" oder "deakti­ viert" auf.

Die in Fig. 20 dargestellten speichernden Elemente 2001 können im wesentlichen in zwei Formen auftreten.

• - Quellen: Quellen haben keinen Eingang und einen Ausgang. An diesem liegt die gespeicherte Größe zur weiteren Verar­ beitung an.
• - Senken: Senken nehmen Größen zur Speicherung auf. Die ge­ speicherte Größe kann über eine korrespondieren Quelle je­ derzeit abgerufen werden.

Quellen greifen auf einen Speicherbereich zu und stellen die dort gespeicherte Größe an ihrem Ausgang zur Verfügung.

Beispielsweise kann an dem Ausgang eine konstante Größe zur Verfügung gestellt werden, die zeitlich unveränderlich ist.

Ebenso kann eine solche Quelle auch als Signalquelle ausgebil­ det sein, die auf zeitlich veränderliche Signale des Programm- oder Testsystems zugreift und diese den steuernden Elementen zur Verfügung stellt. Die verfügbaren Signale sind dann durch das Programm- oder Testsystem vorgegeben.

Weiterhin kann die Quelle auch als Variablenquelle definiert sein. Variablenquellen liefern den Wert eines Variablenspei­ chers, der einen zeitlich veränderlichen Wert enthält. Varia­ blen können im Unterschied zu Signalen frei definiert werden.

Senken hingegen nehmen Größen auf und speichern sie in einer Speicherstelle.

Signalsenken speichern die eingehende Größe in einem vom Pro­ gramm- oder Testsystem zur Verfügung gestellten Signal. Die verfügbaren Signale sind durch das Testsystem vorgegeben.

Variablensenken speichern die eingehende Größe in einem frei definierbaren Variablenspeicher.

Den grundlegenden Aufbau eines Testsystems 2102 mit der Fähig­ keit zur Testautomation zeigt Fig. 21. In das Testsystem 2102 wird eine (Software-)Komponente integriert, die als Bestandteil des Testsystems 2102 für die Ausführung von Testbeschreibungen 2101 zuständig ist. Diese Komponente wird im folgenden als Testmaschine 2103 bezeichnet. Ihr Aufbau wird im folgenden nä­ her erläutert.

Kerngedanke der Testmaschine 2103 ist die Abbildung der vorste­ hend dargestellten Elemente auf entsprechende Datenstrukturen, die von einem Algorithmus benutzt werden. Basis des Algorithmus sind zwei Module, das Elementenmodul und das Managementmodul.

Bei dem Elementenmodul bildet ein Modul die Grundlage für je­ weils ein Element. Dieses wird als Elementenmodul bezeichnet. Das Elementenmodul definiert Datenstrukturen für jedes darzu­ stellende Element sowie Programmcode, der für die Initialisie­ rung und Ausführung des jeweiligen Elementes notwendig ist. Die jeweils zu einem Element gehörigen Datenstrukturen und der da­ zugehörige Code werden als Elementklasse bezeichnet. Eine mit konkreten Daten versehene Datenstruktur zu einem Element wird als Elementobjekt bezeichnet. Der Vorgang der Erzeugung eines neuen Elementobjekts wird als Instanziierung eines Elementob­ jekts bezeichnet.

Das Managementmodul verwaltet alle Elementenmodule. Im Manage­ mentmodul definierte Datenstrukturen mit dazugehörigem Code werden als Managementklasse bezeichnet. Eine mit konkreten Da­ ten gefüllte Datenstruktur einer Managementklasse wird mit Ma­ nagementobjekt bezeichnet. Der Vorgang der Erzeugung eines neu­ en Managementobjekts wird als Instanziierung eines Managemen­ tobjektes bezeichnet.

Die Elementklassen des Elementenmoduls und die Managementklas­ sen des Managementmoduls sollen nachfolgend beschrieben werden.

Die im Elementenmodul definierten Elementklassen sind hierar­ chisch geordnet. Die Klassen stehen in einer als "Ableitung" bezeichneten Beziehung zueinander. Ableitung bedeutet, dass ei­ ner aus einer Basisklasse abgeleiteten Klasse alle Datenfelder (im folgenden als "Attribute" bezeichnet) und alle Programm­ funktionen (im folgenden als "Methoden" bezeichnet) dieser Ba­ sisklasse zur Verfügung stehen. Darüber hinaus ist die Ablei­ tung in der Lage, die Methoden zu verändern, das heißt, das in der Methode implementierte Verhalten zu modifizieren.

Wie die Elemente selbst, so sind auch die Elementklassen nach steuernden und speichernden Elementklassen unterschieden. Die Elemente basieren jedoch auf einer gemeinsamen Basisklasse. Diese Klasse verfügt über zwei Methoden:

• - Der Construktor: Eine Methode, die die Attribute eines neu erzeugten Elementobjektes initialisiert. Diese Methode wird unmittelbar nach der Erzeugung aufgerufen.
• - GetValue: Die Methode wird von einem verbundenen Elemen­ tobjekt aufgerufen, um den Wert eines abgehenden Daten­ flusses abzufragen. Der Datenfluss trägt eine zeitkontinu­ ierliche Größe.
• - HasEvent: Die Methode wird von einem verbundenen Elemen­ tobjekt aufgerufen, um das Vorliegen eines Ereignisses an einem abgehenden Datenfluss abzufragen. Der Datenfluss trägt eine zeitdiskrete Größe.

Im folgenden werden steuernde und speichernde Elementklassen beschrieben.

Alle steuernden Elementklassen basieren auf einer gemeinsamen Basisklasse für steuernde Elementklassen. Diese Klasse enthält Attribute, die für die Ausführung eines steuernden Elementob­ jekts notwendig sind. Hierzu zählen insbesondere Datenfelder für die Stelle (Variable), die anzeigt, ob das steuernde Ele­ mentobjekt aktiv ist.

Die Klasse enthält darüber hinaus Methoden, die für die Erzeu­ gung und die Ausführung der steuernden Elementobjekte notwendig sind. Die Methoden lassen sich in ein Steuerungsinterface und ein Prozessinterface aufgliedern.

Das Steuerungsinterface eines steuernden Elementobjekts gibt Auskunft über seinen Zustand und kann diesen beeinflussen. Dies sind insbesondere:

• - IsActive: Diese Methode gibt Auskunft darüber, ob das be­ treffende Elementmodul aktiv ist, das heißt, seine Funkti­ on ausführt. Kennzeichen für Aktivität ist das mit der Va­ riablen assoziierte Attribut.
• - ProcessMark: Die Methode wird aufgerufen, wenn das Elemen­ tobjekt einen geänderten Wert der Variablen erhält. Die Variable kann ihren dabei sowohl derart ändern, dass sie dem aktiven als auch dem deaktivierten Zustand entspricht.

Ändert die Variable ihren Wert in Richtung einer Aktivie­ rung, so wird unterschieden:

• - Die Variable hatte vorher einen der Deaktivierung entspre­ chenden Wert. Die Variable wird dann entsprechend geändert und die Methode OnStart wird aufgerufen.
• - Die Variable hatte bereits einen der Aktivierung entspre­ chenden Wert. Es erfolgt keine Reaktion.

Ändert die Variable ihren Wert n Richtung einer Deaktivie­ rung, so wird unterschieden:

• - Die Variable hatte vorher einen der Aktivierung entspre­ chenden Wert. Dann wird der Wert der Variablen entspre­ chend geändert und die Methode OnTerminate wird aufgeru­ fen. Ein entsprechendes externes Steuersignal wird an alle abgehenden Steuerausgänge weitergereicht.
• - Die Variable hatte vorher einen der Deaktivierung entspre­ chenden Wert. In diesem Fall wird das externe Steuersignal an alle abgehenden Steuerausgänge weitergereicht.
• - RequestControl: Die Methode wird von einem nachfolgenden Elementobjekt verwendet, um einen Steuerausgang auf das Vorhandensein eines entsprechenden externen Steuersignals zu überwachen. Ist ein entsprechendes externes Steuersi­ gnal vorhanden, so wird dieses externe Steuersignal dem Aufrufer übergeben und am betreffenden Ausgang gelöscht.
• - OnStart: Die Methode wird jedes Mal aufgerufen, wenn das Elementobjekt vom inaktiven in den aktiven Zustand über­ geht, und initialisiert alle zur Erfüllung der Funktion notwendigen Datenfelder.
• - OnTerminate: Die Methode wird jedes Mal aufgerufen, wenn das Elementobjekt vom aktiven in den inaktiven Zustand übergeht.

Das Prozessinterface dient der Ausführung der vom Elementobjekt implementierten Funktion. Es verfügt im speziellen über folgen­ de Methoden:

• - Update: Diese Methode wird zyklisch von einem Managemen­ tobjekt aufgerufen. Die überwacht und steuert den Zustand des Elementobjekts, indem sie sich der Methoden des Steue­ rungsinterface bedient. Der in Update implementierte Algo­ rithmus arbeitet folgendermaßen;
• - Der Steuereingang wird auf vorhandene externe Steuersigna­ le mit dem ersten Signalpegel überwacht. Liegt ein ent­ sprechendes Steuersignal vor, so wird dieses mit Process- Mark verarbeitet. Daraufhin kann sich er in der Variablen gespeicherte Wert ändern.
• - Ist das Elementobjekt nach obigem Schritt aktiv, so wird die nachfolgend beschriebene Methode Process aufgerufen. In dieser kann sich der Zustand erneut ändern.
• - Process: Diese Methode wird von Update aufgerufen, solange ein Elementobjekt als aktiv gekennzeichnet ist. Innerhalb dieser Methode wird die Aufgabe des Elementobjekts er­ füllt. Um den Einsatz in einer echtzeitfähigen Umgebung zu ermöglichen, muss diese Methode mit einem Minimum an Re­ chenzeit implementiert werden. Üblicherweise wird die Me­ thode so implementiert, dass nur jeweils ein kurzer Re­ chenschritt innerhalb der Aufgabe ausgeführt wird. Hierzu werden komplexe Aufgaben als getakteter Zustandautomat im­ plementiert.

Alle speichernden Elementklassen basieren auf einer gemeinsamen Basisklasse für speichernde Elementklassen. Im Gegensatz zu steuernden Elementklassen verfügen speichernde Elementklassen nur über ein Steuerungsinterface. Dieses besteht lediglich aus der Neudefinition folgender geerbter Methoden:

• - Der Construktor: Eine Methode, die die Attribute eines neu erzeugten Elementobjektes initialisiert. Diese Methode wird unmittelbar nach der Erzeugung aufgerufen.
• - GetValue: Die Methode wird von einem verbundenen Elemen­ tobjekt aufgerufen, um den Wert eines abgehenden Daten­ flusses abzufragen. Der Datenfluss träge eine zeitkontinu­ ierliche Größe.
• - HasEvent: Die Methode wird von einem verbundenen Elemen­ tobjekt aufgerufen, um das Vorliegen eines Ereignisses an einem abgehenden Datenausgang abzufragen. Über den Daten­ ausgang wird ein zeitdiskrete Größe ausgegeben.

Weiterhin wird genau eine Managementklasse definiert. Diese de­ klariert als Attribute folgende Listen:

• - Liste aller gegenwärtig verfügbaren Elementobjekte. Diese Liste stellt das momentan geladene Testprogramm dar.
• - Liste aller gegenwärtig aktiven Elementobjekte. Diese Li­ ste stellt die aktiven Elemente des Testprogramms dar.

Diese Listen sind in einem Managementobjekt mit Elementobjekten bedatet. Die Bedatung der Liste der gegenwärtig verfügbaren Elementobjekte wird als "Programmierung der Testmaschine" be­ zeichnet. Die Programmierung erfolgt über entsprechende Metho­ den der Managementklasse. Die vollständig bedatete List enthält somit das Testprogramm.

Ist die Testmaschine programmiert, so kann das Programm ausge­ führt werden. Hierzu wird eine entsprechende Methode des Mana­ gementobjekts aufgerufen. Diese beginnt die Ausführung mit dem Start des ersten Elementobjekts in der Liste aller gegenwärtig verfügbaren Elementobjekte. Dies geschieht durch Übernahme in die Liste der aktiven Elemente. Das Elementobjekt ist nachfol­ gend aktiv und führt seine Aufgabe aus. Die von ihm abhängigen Elementobjekte beobachten dessen Steuerausgänge und aktivieren sich entsprechend. Das Programm ist fertig abgearbeitet, wenn kein Elementobjekt mehr aktiv ist und die Liste der aktiven Elemente mithin leer ist.

Damit ein Managementobjekt in einer echtzeitfähigen Umgebung einsetzbar ist, verfügt es über eine zyklisch aufzurufende Up­ date-Routine. Diese verarbeitet jeweils einmal pro Zyklus alle aktiven Elementobjekte.

Folgende Methoden ergeben sich für die Managementklasse:

• - Construct: Der Konstruktor initialisiert alle Felder des unmittelbar zuvor erzeugten Managementobjektes.
• - Init: Die Methode löscht das Programm und bereitet das Ma­ nagementobjekt auf eine erneute Programmierung vor.
• - AddElement: Ein neues Elementobjekt wird der Liste der verfügbaren Elementobjekte hinzugefügt.
• - Update: Es wird ein Rechenschritt in allen aktiven Elemen­ tobjekten ausgeführt.
• - Start: Das Programm wird gestartet.
• - Terminate: Das Programm wird beendet.

Nachfolgend soll nochmals ein Beispiel erläutert werden. Es soll dabei ein Signal S. das das Testsystem bereitstellt, über­ wacht werden. Das Signal S soll innerhalb von 500 ms den Wert "1" annehmen. Zeigt S dieses Verhalten, so ist der Test erfolg­ reich verlaufen und das Ergebnis soll dann "gut" sein. Laufen die 500 ms ab, ohne dass S den Wert 1 annimmt, so ist der Test nicht erfolgreich verlaufen. Das Ergebnis soll dann "schlecht" sein.

Dieser Test kann aus den vorstehend beschriebenen Elementen wird in Fig. 22 dargestellt realisiert werden.

Beginnend mit dem Start-Element 2201 verzweigt die Ausführung über das Fork-Element 2202 in drei parallel laufende Elemente a, b und c. Während das Vergleichselement 2203 den Signalwert S mit dem Referenzwert 1 vergleicht und das Eintreffen dieser Be­ dingung erwartet, zählt das Timeout-Element 2204 die angegebene Zeit herunter. Das Guardian-Element 2205 überwacht gleichzei­ tig, ob zuerst die Bedingung wahr wird oder aber das Timeout- Element abläuft. Im ersten Fall setzt das Guardian-Element sei­ nen Ausgang auf "gut", im anderen Fall auf "schlecht". Das Guar­ dian-Element wird in beiden Fällen ein externes Steuersignal mit dem ersten Signalpegel an das nachfolgende Exit-Element 2206 ausgeben. Dieses wird daraufhin den gesamten Prozess stop­ pen, indem es ein externes Steuersignal mit dem zweiten Si­ gnalpegel an das Start-Element 2201 sendet. Mit der Variablen 2207 "Ergebnis" kann abgefragt werden, ob der Test erfolgreich verlief.

Die Deaktivierung des Timeout-Elements 2204 führt hier im Kon­ trollfluss zu keiner weiteren Ausführung, da das nachfolgende Terminator-Element 2208 das externe Steuersignal mit dem ersten Signalpegel vernichtet. Die Werte nicht angeschlossener abge­ hender Datenflüsse werden nicht benötigt und verfallen.

Claims (11)

1. Element zur Durchführung und Dokumentation eines Programm- bzw. Testablaufs, wobei durch das Element bestimmte Funktionen ausführbar sind, dadurch gekennzeichnet,
dass das Element (1) wenigstens einen Steuereingang (3) auf­ weist, dem ein externes Steuersignal (2) zuführbar ist, wobei in dem Element (1) eine Variable (10) abhängig von dem externen Steuersignal (2) und der Ausführung der Funktion durch das Ele­ ment (1) veränderbar ist derart,
dass die Variable (10) einen von einem bestimmten Wert ab­ weichenden Wert (bspw. ungleich "0") annimmt, wenn die Va­ riable (10) den Wert (bspw. "0") hat und das externe Steu­ ersignal einen ersten Signalpegel aufweist,
dass die Variable (10) den bestimmten Wert beibehält, wenn die Variable (10) den bestimmten Wert aufweist und erneut ein externes Steuersignal (2) angelegt wird, das den ersten Signalpegel aufweist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Variable (10) zurückgesetzt wird, wenn die Ausführung der Funktion durch das Element (1) beendet wurde und dass bei einem Rücksetzen der Variablen (10) von dem Element (1) über wenigstens einen Steuerausgang (4) des Elements (1) ein exter­ nes Steuersignal (5) ausgegeben wird, das den ersten Signalpe­ gel aufweist.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Variable (10) den Wert "0" annimmt, wenn dem wenig­ stens einen Steuereingang (3) des Elements (1) ein externes Steuersignal (2) zugeführt wird, das einen zweiten Signalpegel aufweist, wobei dann über den wenigstens einen Steuerausgang (4) des Elements ein externes Steuersignal (5) ausgegeben wird, das den zweiten Signalpegel aufweist.

4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1, 501) einen Steuereingang (3, 503) und meh­ rere Steuerausgänge (4, 504) aufweist, wobei das externe Steu­ ersignal (5, 505) von dem Element (1, 501) über alle Steueraus­ gänge (5, 505) ausgegeben wird.

5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1, 601) mehrere Steuereingänge (3, 603) auf­ weist, wobei ein externes Steuersignal (2, 602), das den ersten Signalpegel aufweist, über den wenigstens einen Steuerausgang (4, 604) ausgegeben wird, wenn an allen Steuereingängen (3, 603) ein Steuersignal (2, 602) anliegt, das dem ersten Si­ gnalpegel entspricht.

6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) mehrere Steuereingänge (3, 603) aufweist, wobei ein externes Steuersignal (2, 602), das den ersten Si­ gnalpegel aufweist, über den wenigstens einen Steuerausgang (4, 604) ausgegeben wird, wenn an wenigstens einem Steuereingang (3, 603) ein Steuersignal (2, 602) anliegt, das dem ersten Si­ gnalpegel entspricht.

7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1, 701) einen Steuereingang (3, 703) und meh­ rere Steuerausgänge (4, 704) sowie wenigstens einen Datenein­ gang (7, 707) aufweist, wobei ein an dem Steuereingang (3, 703) anliegendes externes Steuersignal (2, 702) mit dem ersten Si­ gnalpegel über den Steuerausgang (4, 704) ausgegeben wird, der abhängig von dem an dem wenigstens einen Dateneingang (7, 707) anliegenden Signal (8, 708) durch die Funktion des Elements (1, 701) ermittelt wird.

8. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1, 901) einen oder mehrere Dateneingänge (7, 907) sowie einen oder mehrere Datenausgänge (13, 913) aufweist, wobei die Funktion darin besteht, aus den an dem bzw. den Da­ teneingängen (7, 907) liegenden Dateneingangssignalen (8, 908) ein oder mehrere Datenausgangssignale (15, 915) zu bilden, das bzw. die über den bzw. die Datenausgänge (13, 913) ausgegeben werden.

9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Elements (1, 1001, 1101, 1201) in einer Zeitmessung besteht.

10. Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitmessung (1001) erfolgt, indem beginnend zu einem Zeitpunkt, der durch das Anliegen eines externen Steuersignals (1002) mit dem ersten Signalpegel oder durch ein bestimmtes Si­ gnal an einem Dateneingang bzw. eine Signalkombination an meh­ reren Dateneingängen des Elements (1001) definiert ist, eine bestimmte Zeitdauer gemessen wird, wobei am Ende der Zeitdauer über einen Steuerausgang (1004) des Elements (1001) ein exter­ nes Steuersignal (1005) mit dem ersten Signalpegel ausgegeben wird und/oder an einem oder mehreren Datenausgängen (1013) ein entsprechendes Datensignal (1015) ausgegeben wird.

11. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Element (1, 1701) über einen Steuereingang (3, 1703) ein externes Steuersignal (2, 1702) zuführbar ist, wobei über einen Datenausgang (1713) des Elements (1, 1701) ein zeitlicher Signalverlauf als Datenausgangssignal (1715) ausgegeben wird, wenn das externe Steuersignal (1705) den ersten Signalpegel aufweist.