KR101266194B1

KR101266194B1 - 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 ｈｍｉ 요구사항 모델링 방법

Info

Publication number: KR101266194B1
Application number: KR1020120001454A
Authority: KR
Inventors: 김장복; 유기원; 이효걸
Original assignee: 비티에스테크놀로지스(주)
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2013-05-21

Abstract

본 발명은 HMI 요구사항을 HMI 컴포넌트들로 표현하고 그것의 행위 속성을 사용자가 지정함으로써 손쉽게 HMI 요구사항을 정형적으로 표현하여 요구사항의 의미가 더욱 정확하게 전달될 수 있도록 하며 표시된 내용의 기능을 시물레이션할 수 있게 되어 요구사항을 검증할 수 있는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 적어도 하나의 디스플레이수단과 입력수단을 갖는 임베디드 시스템의 HMI 요구사항을 컴퓨터로 모델링하는 방법에 있어서, 컴퓨터가 사용자로부터 입력된 데이터로 HMI 요구사항을 하나의 'HMI-디스플레이'를 정의하는 제1 단계; 컴퓨터가 상기 HMI-디스플레이를 구성하는 다수의 'HMI-page'들을 정의하는 제2 단계; 컴퓨터가 각 HMI 페이지를 다수의 'HMI 컴포넌트'로 정의하는 제3 단계; 및 컴퓨터가 조건에 따라 하나의 HMI-페이지가 HMI-디스플레이에 디스플레이되도록 상기 페이지들 사이의 전이를 상태전이로 정의하는 제4 단계를 포함하는 것이다.

Description

임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 ＨＭＩ 요구사항 모델링 방법{ COMPONENT BASE HMI REQUIREMENTS MODELING METHOD FOR EMBEDDED SYSTEM }

본 발명은 유저 인터페이스를 가진 임베디드 시스템을 개발할 때 시스템의 기능적 요구사항 중 HMI 요구사항을 정형적으로 기술하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 HMI 요구사항을 HMI 컴포넌트들로 표현하고 그것의 행위 속성을 사용자가 지정함으로써 손쉽게 HMI 요구사항을 정형적으로 표현하여 요구사항의 의미가 더욱 정확하게 전달될 수 있도록 하며 표시된 내용의 기능을 시물레이션할 수 있게 되어 요구사항을 검증할 수 있는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 기능들을 수행하는 전장 시스템들 예컨대, 자동차 전장품이나 가전제품을 개발 혹은 설계하기 위해서는 개발된 시스템이 조건에 따라 행해야 하는 기능들을 정의하는 것이 중요하다. 즉, 해당 시스템에 어떤 조건에서는 어떠한 동작을 수행해야 한다는 시스템 동작 요구사항을 정의할 필요가 있다. 이러한 동작 요구사항을 표현하는 기존의 유명한 도구로는 REquisitePro, Doors 등이 있는데, 이러한 종래의 도구들은 동작 요구사항을 자연어를 이용하여 표현하고 있다.

또한 HMI(Human Machine Interface)는 보통 전장 시스템에서 해당 시스템의 정보를 표현하고, 사용자의 특정 입력(예컨대, 버튼)들에 의해 표현정보를 달리하거나 시스템의 환경설정을 하기 위한 사람과 전장 시스템과의 인터페이스를 일컫는다. 차량용 오디오 시스템을 예로 들면 현재시간, 음원의 종류, 음원 등을 LCD 디스플레이로 보여주며, 사용자의 버튼 입력에 따라 음원을 변경하거나 소리를 조절하는 등의 일을 수행한다. 이러한 LCD 디스플레이와 사용자의 입력에 따른 디스플레이의 변화 등을 HMI라 한다.

그런데 자연어를 이용하여 표현된 동작 요구사항들은 가독성이 떨어져 보기가 어려울 뿐만 아니라 그 내용이 모호하여 사람에 따라 그 내용을 달리 해석할 가능성이 높다. 또한, 자연어로 된 요구사항은 그 자체를 시뮬레이션하거나 분석하기 어렵기 때문에 정형적인 방법으로 요구사항을 표현할 필요성이 높아졌다. 이러한 필요성으로 인해 동작 기능 요구사항을 상태 다이어그램이나 유스-케이스(Use-Case) 다이어그램 등으로 표현하는 기법이 제안되었다.

LCD와 같은 디스플레이를 탑재한 전장 시스템들 예컨대, 차량용 오디오 시스템이나 차량용 계기판 등에 필수적인 HMI(Human Machine Interface) 기능 요구사항을 기존의 도구로 표현하기 위해서는 수 많은 상태나 Use-Case로 표현하여야 하기 때문에 정형적으로 표현하는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 LCD 등을 이용한 사용자 인터페이스가 존재하는 임베디드 시스템의 HMI 기능 요구사항을 컴포넌트들을 이용하여 표현함으로써 가독성을 높이고 손쉽게 표현하여 누구나 해당 요구사항을 정확하고 용이하게 해석할 수 있도록 해주며 요구사항을 컴퓨터가 자동으로 분석하고 시뮬레이션하여 요구사항을 설계 이전에 동작 행태로 판단할 수 있도록 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 적어도 하나의 디스플레이수단과 입력수단을 갖는 임베디드 시스템의 HMI 요구사항을 컴퓨터로 모델링하는 방법에 있어서, 컴퓨터가 사용자로부터 입력된 데이터로 HMI 요구사항을 하나의 'HMI-디스플레이'를 정의하는 제1 단계; 컴퓨터가 상기 HMI-디스플레이를 구성하는 다수의 'HMI-page'들을 정의하는 제2 단계; 컴퓨터가 각 HMI 페이지를 다수의 'HMI 컴포넌트'로 정의하는 제3 단계; 및 컴퓨터가 조건에 따라 하나의 HMI-페이지가 HMI-디스플레이에 디스플레이되도록 상기 페이지들 사이의 전이를 상태전이로 정의하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 HMI 디스플레이는 HMI 디스플레이 ID와, HMI 디스플레이 이름과, HMI 디스플레이 설명을 속성으로 갖고, 상기 HMI 페이지는 HMI Page ID와, HMI Page 이름과, HMI Display ID와, HMI Page를 구성하는 HMI Component 리스트와 위치 정보를 속성으로 갖는다.

또한, 하나의 HMI 디스플레이에 표현되는 HMI Page는 스택(Stack)에 존재하여 HMI 페이지가 활성화될 때 스택에 쌓이게 되어 동시에 활성화된 2개의 상태가 모두 동일한 HMI 디스플레이의 HMI Page와 연결된 경우에는 가장 마지막에 활성화된 HMI 페이지가 HMI 디스플레이에 실제로 표시되며, 현재 보여지고 있는 HMI 페이지가 비활성화되면 그 바로 전에 활성화된 HMI 페이지가 활성화되는 것이다.

상기 제4단계는 HMI 페이지 사이의 전이를 표현하기 위하여, HMI 페이지를 상태 다이어그램의 상태에 연결(Mapping)하고, 상태들의 전이를 표현함으로써 HMI 페이지의 전이를 표현한다.

본 발명에 따르면, HMI 기능 요구사항을 HMI 컴포넌트로 잘게 쪼개어 표현하고 그것의 행위 속성을 사용자가 지정함으로써 손쉽게 HMI 기능 요구사항을 정형적으로 표현하여 요구사항의 의미가 더욱 정확하게 전달될 수 있도록 하며, 표시된 내용의 기능을 시뮬레이션할 수 있게 되어 요구사항을 검증할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, LCD 등을 이용한 사용자 인터페이스가 존재하는 임베디드 시스템의 HMI 기능 요구사항을 컴포넌트를 이용하여 표현함으로써 가독성을 높이고 손쉽게 표현하여 누구나 해당 요구사항을 정확하고 용이하게 해석할 수 있도록 해주며, 요구사항을 컴퓨터가 자동으로 분석하고 시물레이션하여 요구사항을 설계 이전에 동작 행태로 판단할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 계층화된 모델링 객체를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 절차를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 전장 시스템의 개략 구성도,
도 4는 본 발명에 따라 상태전이를 이용한 HMI-page 전이를 규정한 다이어그램의 예,
도 5는 본 발명에 따라 페이지를 스택으로 처리하는 개념을 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따라 위지위그방식으로 페이지를 구성하는 예를 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 계층화된 모델링 객체를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 절차를 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 전장 시스템의 개략 구성도이다.

본 발명의 실시예에서 HMI 기능 요구사항을 모델링하기 위한 전장 시스템(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 버튼이나 터치스크린 등과 같은 입력디바이스(110)와, LCD나 램프와 같은 출력 디바이스(120)가 있으며, 임베디드 플랫폼상에 마이컴에 의해 수행되는 HMI-매니져(130)가 응용(140)과의 사용자 인터페이스를 처리하여 사용자가 원하는 기능(응용)을 수행하도록 되어 있다. 이러한 전장 시스템(100)은 예컨대, 자동차의 오디오 시스템이나 계기판 등이 될 수 있다.

이와 같은 임베디드 전장 시스템(100)의 HMI 요구사항을 모델링하기 위하여 HMI 기능 요구사항의 특징을 살펴보면 다음과 같다. HMI 요구사항에는 사용자에게 데이터를 보여주는 LCD와 같은 물리적인 장치가 존재하는데, LCD를 통해 사용자에게 보여지는 데이터는 여러 화면들로 구성되어질 수 있으며, 이러한 화면들은 시스템의 상태에 따라 자동으로 전환된다. 이러한 화면은 여러 컴포넌트로 구분하여 표현할 수 있는데, 예컨대, 글자, 아이콘, 메뉴, 리스트 박스 등으로 화면을 구성할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 HMI 기능 요구사항을 표현하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같이, 3가지 계층화된 개념을 적용하여 HMI 요구사항을 표현한다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 HMI 요구사항을 모델링하기 위한 객체로는 계층 구조를 갖는 'HMI-display'(10), 'HMI-page'(20-1~20-N), 'HMI-component'(30-1~30-K)가 있다.

그리고 본 발명에 따라 적어도 하나 이상의 디스플레이수단(120)과 입력수단(110)을 갖는 임베디드 시스템의 HMI 요구사항을 컴퓨터로 모델링하는 절차는 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터가 사용자로부터 입력된 데이터로 HMI 요구사항을 하나의 'HMI-디스플레이'를 정의하는 단계(S1,S2)와, 컴퓨터가 HMI-디스플레이를 구성하는 다수의 'HMI-page'들을 정의하는 단계(S3)와, 컴퓨터가 각 HMI 페이지를 다수의 'HMI 컴포넌트'로 정의하는 단계(S4)와, 컴퓨터가 조건에 따라 하나의 HMI-페이지가 HMI-디스플레이에 디스플레이되도록 상기 페이지들 사이의 전이를 상태전이로 정의하는 단계(S5)와, 모델링된 HMI 요구사항을 시물레이션하여 확인하는 단계(S6)로 구성된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 'HMI-Display'(10)는 전장 시스템(100)이 사용자에게 시스템의 상태를 보여주거나 사용자와의 상호 작용을 위한 데이터를 표현하는 물리적/논리적 장치를 연결해 놓은 논리적 단위이다. HMI 디스플레이(10)는 다수의 HMI 페이지들(20-1~20-N)을 포함하고 있으며, 하나의 HMI 페이지(20)는 1개 이상의 여러 HMI 컴포넌트들(30-1~30-K)로 구성된다. HMI 디스플레이(10)는 물리적인 데이터 표현 장치와 연결되는 개념인데, 물리적인 장치는 LCD 또는 여러 램프나 세그먼트, 게이지(예컨대 속도 게이지)들이 조합된 데이터 표현 장치를 일컫는다. 하나의 물리적인 데이터 표현 장치를 하나의 HMI 디스플레이와 연결하여 표현할 수도 있으며, 물리적인 데이터 표현장치를 여러 개의 표현 단위로 논리적으로 쪼개어 여러 HMI 디스플레이(10)와 연결하여 표현할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 HMI 디스플레이가 가져야하는 속성들은 다음 표 1과 같다.

명 칭	내 용
HMI-display_ID	HMI 디스플레이 고유번호
HMI-display_Name	HMI 디스플레이 명칭
HMI-display_disc	HMI 디스플레이 설명

'HMI-Page'(20-1~20-N)는 HMI-Display(10) 내에서 서로 다른 화면을 표현하기 위한 개념으로서, 하나의 HMI-Display(10) 내에 여러 HMI-Page들이 구성되며, 한번에 하나의 HMI-Page 만이 HMI-Display(10)에 나타날 수 있다. 여러 HMI-Page 사이의 전이(Transition)는 사용자의 입력이나 내부 상태변화로 인하여 발생할 수 있다. 이와 같이 HMI Page(20-1~20-N)는 HMI 디스플레이(10)에 표현되는 화면들의 조합으로써, 각 HMI Page마다 서로 다른 데이터를 보여준다. HMI Page(20-1~20-N)는 LCD와 같은 데이터 표현 장치가 여러 다양한 데이터를 동적으로 보여줄 수 있는 경우에 여러 개의 HMI Page로 구성된다.

본 발명의 실시예에서 HMI Page가 가져야하는 기본 속성들은 다음 표 2와 같다.

구 분	내 용
HMI-page_ID	HMI 페이지 아이디
HMI-page_name	HMI 페이지 명칭
HMI-display_ID	HMI 페이지가 속하는 HMI 디스플레이의 아이디
HMI-component list	HMI 페이지를 구성하는 HMI 컴포넌트들의 리스트와 위치정보

하나의 HMI 디스플레이(10)는 한번에 하나의 HMI 페이지(20)만을 보여줄 수 있기 때문에, HMI 디스플레이(10)내에서 HMI 페이지 사이의 전이(Transition)을 정의하여야 하며, 이러한 전이는 기존 요구사항 모델링 언어인 상태 다이어그램 등을 이용하여 표현한다. 상태 다이어그램을 이용하여 HMI 페이지 사이의 전이를 표현하기 위해서 상태 다이어그램의 상태에 HMI 페이지를 할당(mapping)하는 형태로 표현하면, HMI 페이지 사이의 전이를 상태 다이어그램 사이의 상태 전이로 표현할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 상태전이를 이용한 HMI-page 전이를 규정한 다이어그램의 예이다.

도 4를 참조하면, HMI Page1, HMI Page2, HMI Page 3를 각각 Init State, Button 1, Init Step2라는 상태에 연결(mapping)하고, 상태 사이의 전이를 표현함으로써 HMI Page 사이의 전이를 표현하고 있다. 전원 온 후 초기상태에서 HMI Page1이 LCD에 표시되고, 3000ms 후 HMI Page3가 디스플레이 화면에 출력된다. 버튼 1이 입력되면, LCD에는 HMI Page2 화면이 표시된다.

상태 다이어그램의 상태들은 계층적인 구조로 표현되거나 병렬적으로 표현될 수 있기 때문에 동시에 여러 상태가 활성화될 수 있다. 만약 동시에 활성화된 2개의 상태가 모두 동일한 HMI 디스플레이의 HMI Page와 연결된 경우에 2개의 HMI Page가 동시에 HMI 디스플레이에 표현되는 것으로 인지하게 된다. 그러나 HMI 디스플레이에는 동시에 하나의 HMI 페이지만 보여줄 수 있다고 정의하였기 때문에 이러한 경우를 해결하기 위한 방법이 필요하다.

본 발명의 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 HMI 디스플레이에 표현되는 HMI Page는 스택(Stack)이 존재하여, HMI 페이지가 활성화될 때 스택에 쌓이게 된다. 가장 마지막에 활성화된 HMI 페이지가 HMI 디스플레이에 실제로 표시되고 있는 HMI 페이지이며, 현재 보여지고 있는 HMI 페이지가 비활성화되면 그 바로 전에 활성화된 HMI 페이지가 활성화된다.

예를 들어, 도 4에서 Init Step 2로 진입하기 위해서는 Init State가 활성화되어야 하므로, HMI Page 1이 보여지고 있는 상태에서 3초가 지난 후 HMI Page 3가 활성화된다. 즉, HMI Page 3가 보여지고 있는 상황은 도 5와 같이 2개의 HMI 페이지들이 스택에 쌓여 있는 상태가 된다. 도 5를 참조하면, 스택의 하단에는 HMI page3이 쌓여 있고, 그 위에 HMI page1이 쌓여 있다.

이때 Init이라는 변수값이 ON이 아니게 되면, Init Step 3으로 이동하는데, 이때 HMI 페이지 스텍에서 HMI Page1이 사라지면서 HMI 디스플레이에는 HMI Page 3이 보여지게 된다.

한편, 각 HMI-Page(20-1~20-N)는 여러 HMI-Component들(30-1~30-K)로 구성된다. HMI-Component(30-1~30-K)는 텍스트 라벨, 리스트 박스, 이미지 라벨, 버튼, 리스트 메뉴, 라디오 버튼 등으로서, 여러 HMI-Component들을 배치하여 HMI-Page를 구성한다. HMI 페이지(20-1~20-N)는 HMI 컴포넌트들로 구성되는데, 이러한 HMI 컴포넌트들을 미리 정의하여 HMI 컴포넌트들을 원하는 위치에 배치하고, 컴포넌트마다 보여주어야 하는 데이터 변수 등을 연결함으로써 HMI 페이지를 구성한다.

본 발명의 실시예에서 HMI 페이지를 구성하기 위한 HMI-Component들은 다음 표 3과 같다.

컴포넌트 명	기 능
버튼 컴포넌트	사용자의 버튼 입력을 받음
날짜/시간 편집 컴포넌트	날짜/시간 편집
키패드 컴포넌트	알파벳이나 숫자를 입력받음
글자/아이콘 라벨	글자나 그림을 보여줌
리스트 박스	여러 데이터 항목들을 리스트로 보여줌
리스트 메뉴	계층적인 구조로 메뉴를 구성
메시지 박스	경고 메시지 등을 보여줌
라디오 버튼	여러 선택 항목 중 하나를 선택
토글 버튼	주로 ON/OFF 토글을 하기 위해 사용

각 컴포넌트들은 컴포넌트들 마다 컴포넌트가 보여주어야 하는 데이터 변수를 연결하거나 컴포넌트에 의한 이벤트 발생, 변수 변환 등의 행동들을 정의할 수 있게 하여 사용자와 전장 시스템 사이의 인터페이스를 손쉽게 정의할 수 있게 한다.

다른 한편, HMI Page를 편집하기 위해서는 WYSIWIG 기반의 HMI 페이지 편집 장치를 이용할 수도 있다. 이러한 편집 장치는 컴퓨터를 기반으로 하는 소프트웨어로 구현되어도 6과 같이, 미리 정의된 HMI 컴포넌트들을 마우스로 드래그엔 드롭하여 배치하고, 컴포넌트들의 속성을 기입하는 식으로 이용할 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10: HMI 디스플레이 20-1~20-N: HMI 페이지
30-1~30-K: HMI 컴포넌트 100: 전장 시스템
110: 입력 디바이스 120: 출력 디바이스
130: HMI 매니저 140: 응 용

Claims

적어도 하나의 디스플레이수단과 입력수단을 갖는 임베디드 시스템의 HMI 요구사항을 컴퓨터로 모델링하는 방법에 있어서,
컴퓨터가 사용자로부터 입력된 데이터로 HMI 요구사항을 하나의 'HMI-디스플레이'를 정의하는 제1 단계;
컴퓨터가 상기 HMI-디스플레이를 구성하는 다수의 'HMI-page'들을 정의하는 제2 단계;
컴퓨터가 각 HMI 페이지를 다수의 'HMI 컴포넌트'로 정의하는 제3 단계; 및
컴퓨터가 조건에 따라 하나의 HMI-페이지가 HMI-디스플레이에 디스플레이되도록 상기 페이지들 사이의 전이를 상태전이로 정의하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법.
제1항에 있어서, 상기 HMI 디스플레이는
HMI 디스플레이 ID와, HMI 디스플레이 이름과, HMI 디스플레이 설명을 속성으로 갖는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법.
제1항에 있어서, 상기 HMI 페이지는
HMI Page ID와, HMI Page 이름과, HMI Display ID와, HMI Page를 구성하는 HMI Component 리스트와 위치 정보를 속성으로 갖는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법.
제1항에 있어서, 하나의 HMI 디스플레이에 표현되는 HMI Page는 스택(Stack)에 존재하여 HMI 페이지가 활성화될 때 스택에 쌓이게 되어 동시에 활성화된 2개 이상의 상태가 모두 동일한 HMI 디스플레이의 HMI Page와 연결된 경우에는 가장 마지막에 활성화된 HMI 페이지가 HMI 디스플레이에 실제로 표시되며, 현재 보여지고 있는 HMI 페이지가 비활성화되면 그 바로 전에 활성화된 HMI 페이지가 활성화되는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법.
제1항에 있어서, 상기 제4단계는
HMI 페이지 사이의 전이를 표현하기 위하여, HMI 페이지를 상태 다이어그램의 상태에 연결(Mapping)하고, 상태들의 전이를 표현함으로써 HMI 페이지의 전이를 표현하는 것을 특징으로 하는 임베디드 시스템용 컴포넌트 기반 HMI 요구사항 모델링 방법.