Methoden der Metaprogrammierung zur Rekonfiguration von Software eingebetteter Systeme

Der Entwurf von Software für eingebettete Systeme wird sowohl durch die Systemumgebung als auch durch das System selbst stark beeinflusst. Beide Faktoren reduzieren die Wiederverwendbarkeit und die Erweiterbarkeit der Software in erheblichem Maße. Insbesondere können wirtschaftliche Überlegungen mitunter hohe Anforderungen an das Design stellen. Eine Lösung dieser Problematik kann nur mit klar definierten Abstraktionsebenen und geeigneten Schnittstellen zur Integration ermöglicht werden. Mit MetaC wird in dieser Arbeit eine Spracherweiterung vorgestellt, die neue Konzepte bietet, um die speziellen Anforderungen querschneidender Strukturen von eingebetteter Software anzusprechen. Insbesondere werden Methoden zur Verbesserung der Wiederverwendbarkeit, Erweiterbarkeit und Abstraktion von Software für eingebettete System vorgestellt. Die zugrundeliegende Methodik basiert auf der Idee der Metaprogrammierung und benutzt spezielle Mechanismen zur Strukturanalyse und Synthese des Quelltextes. Voraussetzung für die Applikation dieses Verfahrens ist, dass als integrierende Schnittstelle für alle Teilmodule der Software die Programmiersprache C verwendet wird, die gleichzeitig die Grundlage für MetaC bildet. Zur funktionalen Erweiterung von bestehendem Quelltext wird eine Methodik präsentiert, die die bestehende Semantik berücksichtigen kann. Durch besondere Verfahren zur Überprüfung von Randbedingungen und zur Abstraktion werden die Portabilität und die Wiederverwendbarkeit gesteigert. Dadurch wird die Applikationssoftware unabhängiger von der zugrundeliegenden Betriebssoftware. Die vorgestellten Maßnahmen sind somit geeignet, den Lebenszyklus von Software zu verlängern und außerdem die Entwicklungszeit zu verkürzen, indem eine einfache Rekonfiguration der Software für die verschiedenen Entwicklungsphasen möglich wird. An mehreren Beispielen werden die neuen Möglichkeiten beschrieben, mit denen C Quelltexte rekonfiguriert, refaktorisiert, an neue Anforderungen anpasst und erweitert. Dabei werden die Vorteile insbesondere am Applikationsumfeld der Echtzeitsysteme herausgearbeitet. Da ein Großteil der Projekte aus der Domäne der eingebetteten Systeme C Quelltexte zur Implementierung von Software verwendet, ist die hier vorgestellte Methodik in einem breiten Spektrum einsetzbar.