Optimierte automatische Statechart-Implementierungen im Software- und Hardware-Entwurf eingebetteter Systeme

In dieser Arbeit wird der Entwurf eingebetteter Systeme betrachtet. Sie lassen sich oft durch reaktive Systeme präzisieren. Solche Systeme können mit synchronen Sprachen wie Statecharts geeignet modelliert werden. Statecharts sind eine Erweiterung von Zustandsdiagrammen um Parallelität und Hierarchie. Es wird ein statechart-basierter Codesign-Ablauf vorgeschlagen. Reaktive Systeme werden mit Statecharts modelliert und semi-automatisch mit Codeerzeugern in optimierte Implementierungen aus Software und Hardware abgebildet. Der hier entwickelte Statechart-Compiler SCOT wandelt den Software-Teil des Statechart-Modells in ein C-Programm um. SCOT reduziert die maximale Reaktionszeit, wodurch die Software-Implementierung engere Zeitanforderungen erfüllt. Die Reduktion beruht auf einer optimierten Umsetzung paralleler Lese- und Schreibzugriffe. Der Hardware-Teil des Statechart-Modells wird mit existierenden Codeerzeugern auf programmierbare Logikbausteine (FPGAs) abgebildet. Die manuelle Optimierung findet auf Statechart-Ebene statt. Für diese Optimierung wird ein Schätzverfahren für den FPGA-Ressourcenbedarf vorgestellt, das das Finden ressourcen-intensiver Statechart-Teile erlaubt. Der vorgestellte Codesign-Ablauf wird für den Entwurf eines komplexen Hochleistungskommunikationssystems exemplarisch angewendet. Es wird gezeigt, wie das Statechart-Modell in eine optimierte Hardware/Software-Implementierung abgebildet wird.