JP5181947B2 - 組込みソフトウェア開発支援システム、支援方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ソフトウェア開発支援システムおよび支援方法に係り、特に組込みソフトウェアにおける制御演算機能を複数のブロックの分岐接続、ループ接続等を含む構成で実現する場合の各ブロックの演算順序の自動設定に関する。

監視制御や計測制御などのコンピュータ処理システムに組み込むアプリケーション・ソフトウェアの開発ではＵＭＬで設計図の記述を行うことが多い。このＵＭＬの設計図のうち、クラス図などからソースコードを出力し、残りのロジックに関する部分の実装を手作業で行うようにしている（例えば、非特許文献１参照）。

一方、組込みソフトウェア開発では、演算に関する設計図としてブロック図を作成する。たとえば、開発対象の組込み機器が加算と乗算を行う場合、入力から出力まで、加算や乗算を表すブロックを配置し、ブロック間を線で結んで演算順序を表現する。この設計図を元にして実装を行うにあたっては、作成したブロック図を元にプログラムを作成し、このプログラムを専用のコンパイラを使用してコンパイルし、実機に組み込んで動作を試験する。

上記のブロック図を元にプログラムを作成するには、人が手作業で行う方法のほか、ブロック図からプログラムを自動作成する方法がある。例えば、ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋに代表されるようなブロック図作成のためのアプリケーションでは、ブロック図を元にソースコードを自動的に作成することができる（例えば、非特許文献２参照）。

ブロック図から作成したプログラムの動作確認には、ブロックやブロック図に入力を設定して出力を取り出し、この入出力関係からブロックやブロック図の動作を確認することができる。

図４はブロック図からプログラムを自動生成し、動作を確認する例を示す。図４の左上はブロック図の例を示し、入力にＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３があり、ＶＡＲはＩＮ１とＩＮ２の和が入り、ＯＵＴはＶＡＲとＩＮ３の積が入る演算ブロックとする。このブロック図から図４の右上のようにプログラムを手動または自動で作成する。そして、図４の右下のように、入力設定値として、入力ＩＮ１に数値「２」，ＩＮ２に数値「３」，ＩＮ３に数値「４」を設定すると、ＶＡＲは値「５」になり、ＯＵＴは値「２０」となり、動作を確認することができる。
明電時報、２００６年９・１０月、通巻３１０号、Ｎｏ．５「ソフトウェア開発総合支援システムにおける仕様作成支援機能」 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｙｂｅｒｎｅｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｍａｔｌａｂ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｒｏｄｕｃｔ＿ｌｉｓｔｉｎｇ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ／）

従来では、図５のように、入力側のブロックから出力側のブロックまでが単線で接続される単線接続ブロック図において、出力側から入力側に向かってブロックを探索して、入力から出力に一方向に演算順序を自動設定することにより、プログラムの自動生成と動作確認において問題がおきることはない。

図５では、探索順序は出力ｄから入力ａに向かって順にブロックを探索するブロックＣ→ブロックＢ→ブロックＡの順となり、演算順序は探索順序とは逆のブロックＡ→ブロックＢ→ブロックＣの順となる。プログラムはブロックＡのプログラムＰ１、ブロックＢのプログラムＰ２、ブロックＣのプログラムＰ３の順に生成され、入力に値ａを入力すると、ブロックＡの演算により出力ｂが得られ、ブロックＢの演算により出力ｃが得られ、ブロックＣの演算により最終出力ｄが得られる。

しかし、入力対象のブロックが複数になったり、分岐やフィードバックのようにデータがループするような場合、演算順序の自動生成はできても開発者の所望する順序にならない場合がある。

図６は分岐やループのあるブロック図の一例で、開発者が設計したい演算順序は、ブロックＤが他の一般のブロックよりも先に演算する優先ブロックであるために、ブロックＡ→ブロックＢ→ブロックＤ→ブロックＣであるとする。簡単のため、たとえば分岐している箇所の演算順序がブロック作成順に依存する場合、ブロックＢ→ブロックＤの順に作成すると、ブロック探索順序は、ブロックＣ→ブロックＢ→ブロックＤ→ブロックＡとなり、自動生成される演算順序は探索順序の逆でブロックＡ→ブロックＤ→ブロックＢ→ブロックＣとなる。この演算順序は、開発者が設定したい演算順序とは異なってしまう（図６の下の左）。この場合、各ブロックの演算順序の違いでソースコード出力の順序が異なり、演算シミュレーション結果も異なってしまう。

一方、ブロックＤ→ブロックＢの順に作成すると、ブロック探索順序はブロックＣ→ブロックＤ→ブロックＢ→ブロックＡとなり、自動生成される演算順序は探索順序の逆でブロックＡ→ブロックＢ→ブロックＤ→ブロックＣとなり、開発者が設計したい演算順序と一致する（図６の下の右）。

本発明の目的は、入力端子に結線されているブロックが複数になったり、プログラムの分岐やループを構成するブロック結合になる場合にも全てのブロックを含めて演算順序を確実に設定でき、しかも所期の演算順序に簡単に設定できる組込みソフトウェア開発支援システム、支援方法およびプログラムを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を設定し、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序を設定するようにしたもので、以下のシステム、方法およびプログラムを特徴とする。

（１）ブロック間を線で結んで演算順序を表現したブロック図を作成し、このブロック図を元にプログラムを作成し、このプログラムをコンパイルし、実機に組み込むソフトウェアとする組込みソフトウェア開発支援システムであって、
前記ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を自動設定する演算順序自動設定装置を備え、
前記演算順序自動設定装置は、入力側に結線されているブロックから順に演算順序設定リストに追加する入力ブロック取得手段と、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックを取り出す演算順序設定ブロック取得手段と、前記取り出したブロックを演算順序リストに追加する演算順序追加手段と、前記取り出したブロックの出力側のブロックを演算順序設定リストに追加する出力ブロック追加手段と、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序設定リストに追加する優先ブロック追加手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記演算順序自動設定装置で自動設定した演算順序を、手動で変更するための演算順序手動設定装置を備え、
前記演算順序手動設定装置は、自動設定した演算順序を外部出力装置に表示する演算順序表示手段と、前記表示した演算順序から変更したい演算順序を指定する演算順序選択手段と、前記選択した演算順序を指定の順序に変更する演算順序変更手段と、前記設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存する演算順序保存手段と、前記保存した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体から読み込んで各ブロックの演算順序を再設定する演算順序読込手段を備えたことを特徴とする。

（３）ブロック間を線で結んで演算順序を表現したブロック図を作成し、このブロック図を元にプログラムを作成し、このプログラムをコンパイルし、実機に組み込むソフトウェアとする組込みソフトウェア開発支援システムにおける組込みソフトウェア開発支援方法であって、
前記組込みソフトウェア開発支援システムは、前記ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を自動設定する演算順序自動設定装置を備え、
前記演算順序自動設定装置は、入力に結線されているブロックから順に入力側のブロックを演算順序設定リストに追加する入力ブロック取得ステップと、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックを取り出す演算順序設定ブロック取得ステップと、前記取り出したブロックを演算順序リストに追加する演算順序追加ステップと、前記取り出したブロックの出力側のブロックを演算順序設定リストに追加する出力ブロック追加ステップと、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序設定リストに追加する優先ブロック追加ステップを実行して演算順序を自動設定することを特徴とする。

（４）前記組込みソフトウェア開発支援システムは、前記演算順序自動設定装置で自動設定した演算順序を、手動で変更するための演算順序手動設定装置を備え、
前記演算順序手動設定装置は、自動設定した演算順序を外部出力装置に表示する演算順序表示ステップと、前記表示した演算順序から変更したい演算順序を指定する演算順序選択ステップと、前記選択した演算順序を指定の順序に変更する演算順序変更ステップと、前記設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存する演算順序保存ステップと、前記保存した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体から読み込んで各ブロックの演算順序を再設定する演算順序読込ステップを実行して演算順序を手動設定することを特徴とする。

（５）前記の（３）または（４）の組込みソフトウェア開発支援方法における各処理ステップをコンピュータで実行可能に構成したことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を設定し、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序を設定するようにしたため、入力端子に結線されるブロックが複数になったり、プログラムの分岐やループを構成するブロック結合になる場合にも全てのブロックを含めて演算順序を確実に設定できる。

また、演算順序手動設定装置を用意することで、自動設定では不都合な演算順序になる場合にも所期の演算順序に簡単に設定できる。

また、設定された演算順序による正確なソースコード作成および動作確認のシミュレーションに対応できる。

図１は、本発明の実施形態を示す演算順序設定装置の機能構成図であり、組込みソフトウェア開発支援システムにおいて、複数のブロックで構成されるブロック図での各ブロックの演算順序を設定する装置として、演算順序自動設定装置１０と演算順序手動設定装置２０を用意し、これら装置で設定した演算順序に従ってプログラム生成装置３０ではソースコード作成とコンパイルによりプログラムを生成し、演算シミュレーション装置４０では動作試験を行う。なお、これら演算順序自動設定装置１０と演算順序手動設定装置２０とプログラム生成装置３０および演算シミュレーション装置４０は、個別のコンピュータで構成することができるが、１つのコンピュータ資源を利用して、それぞれの装置がもつ機能をソフトウェアとして搭載した一体構成とすることができる。

以下、演算順序自動設定装置１０と演算順序手動設定装置２０による演算順序設定の詳細を説明する。

（１）演算順序自動設定
演算順序自動設定装置１０は、コンピュータ資源とこれを演算処理に利用するソフトウェアで構成され、演算の流れに従ってブロック図の入力から出力に向かって演算順序の自動設定を行うため、入力ブロック取得機能１１、演算順序設定ブロック取得機能１２、演算順序追加機能１３、出力ブロック追加機能１４および優先ブロック追加機能１５で構成される。

演算順序自動設定装置１０による演算順序自動設定を説明する。まず、入力ブロック取得機能１１は、入力端子に結線されているブロックから順に、入力側のブロックを演算順序設定リストに追加する。次に、演算順序設定ブロック取得機能１２は、演算順序設定リストの先頭から一つブロックを取リ出し、このブロックを演算順序追加機能１３により演算順序リストに追加する。

出力ブロック追加機能１４は、出力側のブロックを演算順序設定リストに追加する。なお、出力端子に結線されているブロックは、出力側のブロックが存在しないため、何もしない。また、出力側のブロックが既に演算順序リストに追加されている場合は、演算順序が設定済みのため、何もしない。同様に、出力側のブロックが既に演算順序設定リストに追加されている場合も何もしない。

また、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合、これらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとし、優先ブロック追加機能１５は、優先ブロックがあればその優先ブロックを次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序設定リストに追加する。出力側の演算順序設定リストが空になるまで上記の処理を繰り返す。

図２は演算順序自動設定処理の例を示し、ブロックＡ→Ｂ→Ｃの単線接続に、ブロックＢの出力をブロックＤの入力とし、ブロックＤの出力をブロックＢへのフィードバック入力とするループ接続をもつブロック図の場合で説明する。

まず、入力端子に結線されているブロックＡを演算順序設定リストに追加する（図２のＳ１）。次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＡを取り出して、出力側のブロックＢを演算順序設定リストに追加する。このとき取り出したブロックＡを演算順序リストに追加する（図２のＳ２）。

次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＢを取り出し、その出力側のブロックＣとブロックＤを演算順序設定リストに追加する（図２のＳ３）。ここで、ブロックＤは優先ブロックであるため、ブロックＤを先に演算順序設定リストに追加し、ブロックＣを後に演算順序設定リストに追加する。このとき取り出したブロックＢを演算順序リストに追加する。

次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＤを取り出取り出し、ブロックＤを演算順序リストに追加する（図２のＳ４）。このとき、出力側のブロックＢは既に演算順序リストに追加されているため、演算順序設定リストには追加せずに何もしない。

次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＣを取り出し、取り出したブロックＣを演算順序リストに追加する（図２のＳ５）。ブロックＣは出力端子に結線されているため、何もしない。演算順序設定リストが空になると演算順序自動設定処理を終了する。

したがって、ブロック図に、演算を優先するブロックを作成した場合にも、適切な順序でブロックの演算順序を確実に設定できる。

（２）演算順序手動設定
上記の演算順序自動設定装置１０により自動設定した演算順序が、たとえば図３の上のようなブロック図となる場合、すなわち入力端子に結線されているブロックがＡ，Ｂと複数存在する場合、設計者の所望する演算順序とは異なってしまうことがあり、この演算順序の変更を必要とする場合が生じる。この場合、設計者は演算順序手動設定装置２０を使用して演算順序の変更を可能にする。

図１において、演算順序手動設定装置２０は、コンピュータ資源とこれを演算処理に利用するソフトウェアで構成され、演算順序自動設定装置１０で自動設定された演算順序について、所期の演算順序に変更を必要とする場合に手動で局所的に変更可能とするもので、演算順序表示機能２１、演算順序選択機能２２、演算順序変更機能２３、演算順序保存機能２４および演算順序読込機能２５で構成される。

図３に示す構成のブロック図における演算順序手動設定処理の例を説明する。まず、Ｓ１１〜Ｓ１４は演算順序自動設定装置１０により自動設定した演算順序を示し、Ｓ１１では入力端子に結線されている複数のブロックＡ，Ｂが存在する場合、演算順序設定リストにブロックＡ、Ｂが設定される。Ｓ１２〜Ｓ１４は図２と同様に自動設定され、このＳ１４で設定された演算順序を演算順序表示機能２１によりディスプレイなどの外部出力装置に表示し、演算順序選択機能２２により表示されている演算順序から変更したい演算順序を指定し、選択した演算順序を演算順序変更機能２３により所期の順序に変更する。Ｓ１５ではブロックＡとＢの順序が逆に変更されている。

また、演算順序保存機能２４により、設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存し、演算順序読込機能２５により、ファイルなどの外部記憶媒体に保存した演算順序を読み込んで各ブロックに設定する。

図３に示す演算順序の手動設定の詳細を説明する。まず、演算順序自動設定装置１０は、入力端子に結線されているいるブロックが複数（ブロックＡとブロックＢ）存在する場合、ブロックＡとブロックＢを演算順序設定リストに追加する（Ｓ１１）。次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＡを取り出して、演算順序リストに追加し、出力側のブロックＣを演算順序設定リストに追加する（Ｓ１２）。次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＢを取り出し、このブロックＢを演算順序リストに追加する（Ｓ１３）。このとき、出力側のブロックＣは既に演算順序設定リストに追加されているため、何もしない。次に、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックＣを取り出し、このブロックＣを演算順序リストに追加する（Ｓ１４）。このとき、ブロックＣは出力に結線されているため、何もしない。演算順序設定リストが空になると演算順序自動設定処理を終了する。

ここで、自動設定された演算順序はブロックＡ→ブロックＢ→ブロックＣであるが、開発者はブロックＡよりもブロックＢを先に演算するように設定したいとする。この場合、演算順序手動設定装置２０の演算順序表示機能２１により自動設定した演算順序（Ａ→Ｂ→Ｃ）をディスプレイに表示し、演算順序選択機能２２により演算順序を変更したい演算順序Ｂを選択し、演算順序変更機能２３により上記選択した演算順序Ｂを演算順序Ａの上に移動させる。

この後、演算順序保存機能２４により変更した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存し、演算順序読込機能２５によりファイルなどの外部記憶媒体から演算順序を読み込み、各ブロックの演算順序（Ｂ→Ａ→Ｃ）を再設定する。

したがって、演算順序手動設定は、自動設定したブロックの一部または全部の演算順序について設計者または開発者の所望する演算順序でないとき、ブロックの演算順序を再設定することができる。

さらに、設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存し、その外部記憶媒体に保存した演算順序を読み込んでブロックに設定することにより、一度設定した演算順序を簡単に再設定することができる。

これら演算順序自動設定および演算順序手動設定により設定したブロックの演算順序に従って、プログラム生成装置３０には自動生成したプログラムを得ることができる。また、このプログラムを使って演算シミュレーション装置４０によりブロック図の動作確認を行うことができる。

なお、本発明は、図２等に示した演算順序の設定方法の一部又は全部の処理機能をプログラムとして構成してコンピュータに実行させることができる。

本発明の実施形態を示す演算順序設定装置の機能構成図。 演算順序自動設定処理の例。 演算順序手動設定処理の例。 ブロック図からプログラム自動生成および動作確認の例。 単線ブロック図の例。 分岐やループのあるブロック図の演算順序の例。

符号の説明

１０ 演算順序自動設定装置
２０ 演算順序手動設定装置
３０ プログラム生成装置
４０ 演算シミュレーション装置
１１ 入力ブロック取得機能
１２ 演算順序設定ブロック取得機能
１３ 演算順序追加機能
１４ 出力ブロック追加機能
１５ 優先ブロック追加機能
２１ 演算順序表示機能
２２ 演算順序選択機能
２３ 演算順序変更機能
２４ 演算順序保存機能
２５ 演算順序読込機能

Claims (5)

1. ブロック間を線で結んで演算順序を表現したブロック図を作成し、このブロック図を元にプログラムを作成し、このプログラムをコンパイルし、実機に組み込むソフトウェアとする組込みソフトウェア開発支援システムであって、
   前記ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を自動設定する演算順序自動設定装置を備え、
   前記演算順序自動設定装置は、入力に結線されているブロックから順に入力側のブロックを演算順序設定リストに追加する入力ブロック取得手段と、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックを取り出す演算順序設定ブロック取得手段と、前記取り出したブロックを演算順序リストに追加する演算順序追加手段と、前記取り出したブロックの出力側のブロックを演算順序設定リストに追加する出力ブロック追加手段と、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序設定リストに追加する優先ブロック追加手段を備えたことを特徴とする組込みソフトウェア開発支援システム。
2. 前記演算順序自動設定装置で自動設定した演算順序を、手動で変更するための演算順序手動設定装置を備え、
   前記演算順序手動設定装置は、自動設定した演算順序を外部出力装置に表示する演算順序表示手段と、前記表示した演算順序から変更したい演算順序を指定する演算順序選択手段と、前記選択した演算順序を指定の順序に変更する演算順序変更手段と、前記設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存する演算順序保存手段と、前記保存した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体から読み込んで各ブロックの演算順序を再設定する演算順序読込手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の組込みソフトウェア開発支援システム。
3. ブロック間を線で結んで演算順序を表現したブロック図を作成し、このブロック図を元にプログラムを作成し、このプログラムをコンパイルし、実機に組み込むソフトウェアとする組込みソフトウェア開発支援システムにおける組込みソフトウェア開発支援方法であって、
   前記組込みソフトウェア開発支援システムは、前記ブロック図の入力側に結線されているブロックから順に演算順序を自動設定する演算順序自動設定装置を備え、
   前記演算順序自動設定装置は、入力に結線されているブロックから順に入力側のブロックを演算順序設定リストに追加する入力ブロック取得ステップと、演算順序設定リストの先頭から一つのブロックを取り出す演算順序設定ブロック取得ステップと、前記取り出したブロックを演算順序リストに追加する演算順序追加ステップと、前記取り出したブロックの出力側のブロックを演算順序設定リストに追加する出力ブロック追加ステップと、入力端子に結線されているブロックが複数存在する場合、またはブロックの出力側に接続されるブロックが複数存在する場合にこれらブロックを単線接続ブロックから外れた優先ブロックとして次段の単線接続ブロックよりも先に演算順序設定リストに追加する優先ブロック追加ステップを実行して演算順序を自動設定することを特徴とする組込みソフトウェア開発支援方法。
4. 前記組込みソフトウェア開発支援システムは、前記演算順序自動設定装置で自動設定した演算順序を、手動で変更するための演算順序手動設定装置を備え、
   前記演算順序手動設定装置は、自動設定した演算順序を外部出力装置に表示する演算順序表示ステップと、前記表示した演算順序から変更したい演算順序を指定する演算順序選択ステップと、前記選択した演算順序を指定の順序に変更する演算順序変更ステップと、前記設定した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体に保存する演算順序保存ステップと、前記保存した演算順序をファイルなどの外部記憶媒体から読み込んで各ブロックの演算順序を再設定する演算順序読込ステップを実行して演算順序を手動設定することを特徴とする請求項３に記載の組込みソフトウェア開発支援方法。
5. 請求項３または４のいずれか１項に記載の組込みソフトウェア開発支援方法における各処理ステップをコンピュータで実行可能に構成したことを特徴とするプログラム。

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