DE102019201060A1 - Process for computer-aided generation of operating software for a terminal and data processing device and terminal - Google Patents

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DE102019201060A1
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Friedemann Paulini
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Siemens AG
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Abstract

Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von Betriebssoftware für ein Endgerät, das einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst, und einen mit dem Endgerät verbindbaren Cloud-Server mit den Schritten:- Erstellen oder Empfangen eines abstrahierten Modells für das Endgerät, wobei das Modell Eigenschaften des Geräts umfasst, die ausgewählt sind aus der nicht abschließenden Liste: Dateneingaben, Datenausgaben;- Erzeugen einer ersten Software für einen Cloud-Server aus dem Modell;- Erzeugen einer zweiten Software für den Mikrocontroller des Endgeräts aus dem Modell.Method for the computer-assisted generation of operating software for a terminal device, which comprises a microcontroller as a control unit, and a cloud server that can be connected to the terminal device, with the steps: - creating or receiving an abstracted model for the terminal device, the model comprising properties of the device, the the following are selected from the non-exhaustive list: data input, data output; - generation of a first software for a cloud server from the model; - generation of a second software for the microcontroller of the terminal from the model.

Description

Der Trend bei Energieanlagen und anderen Anlage wie beispielsweise dezentralen Antriebssystemen geht von großen, zentralen Einheiten zu keinen, verteilten Einheiten. Durch die steigende Zahl von kleinen Geräten, wie beispielsweise Batteriespeicher und/oder Photovoltaik-Anlagen im Heimbereich oder kleinen Antrieben in der Automatisierung, steigt die Systemkomplexität drastisch an. Viele verschiedene kleine Einheiten - oft von verschiedenen Herstellern - müssen miteinander kommunizieren, robuste Gesamtsysteme bilden, einfach in Betrieb setzbar und bedienbar sein. Zudem wird heute erwartet, dass entsprechende Lösungen in der Lage sind, die betreffenden Geräte weltweit zu managen, das heißt beispielsweise ein Firmware-Update zu ermöglichen, zu steuern und zu beobachten sowie generierte Daten analysieren zu können.The trend in energy systems and other systems such as decentralized drive systems goes from large, central units to no distributed units. Due to the increasing number of small devices, such as battery storage and / or photovoltaic systems in the home or small drives in automation, the system complexity increases drastically. Many different small units - often from different manufacturers - have to communicate with each other, form robust overall systems, be easy to operate and operate. In addition, it is expected today that corresponding solutions will be able to manage the relevant devices worldwide, that is, for example, to enable, control and monitor a firmware update and to be able to analyze generated data.

Auf der Endgeräte-Ebene wird bisher hauptsächlich versucht, existierende Lösungen zu ertüchtigen, die neuen Anforderungen abzudecken. Fortschrittlichere Lösungen zielen darauf ab, durch eine vereinfachte Inbetriebnahme, offene Programmierschnittstellen und Betriebssysteme die Flexibilität signifikant zu erhöhen, um die neuen Anforderungen abzudecken. Zum weltweiten Beobachten, Steuern, Regeln und Daten-Analysieren kommen typischerweise sogenannte Backends auf Cloud-Lösungen wie Amazon AWS oder Microsoft Azure zum Einsatz. Zur Bedienung werden typischerweise Web-Portale (Bedienung über einen Internet-Browser) oder Mobil-Apps (Android, iOS) verwendet.So far, the main attempt at the end device level has been to upgrade existing solutions to meet new requirements. More advanced solutions aim to significantly increase flexibility through simplified commissioning, open programming interfaces and operating systems to meet the new requirements. So-called backends on cloud solutions such as Amazon AWS or Microsoft Azure are typically used for worldwide monitoring, control, regulation and data analysis. Web portals (operation via an Internet browser) or mobile apps (Android, iOS) are typically used for operation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von Betriebssoftware für ein Endgerät sowie ein Datenverarbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens und ein Endgerät anzugeben. It is an object of the present invention to provide an improved method for the computer-assisted generation of operating software for a terminal, as well as a data processing device for carrying out the method and a terminal.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich des Datenverarbeitungsgeräts besteht eine Lösung in dem Datenverarbeitungsgerät mit den Merkmalen von Anspruch 7. Hinsichtlich des Endgeräts besteht eine Lösung der Aufgabe in dem Endgerät mit den Merkmalen von Anspruch 10.With regard to the method, this object is achieved by a method having the features of claim 1. With regard to the data processing device, there is a solution in the data processing device with the features of claim 7. With regard to the terminal device, there is a solution to the problem in the terminal with the features of claim 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von Betriebssoftware für ein Gerät, das einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst, und einen mit dem Gerät verbindbaren Cloud-Server umfasst die Schritte:

  • - Erstellen oder Empfangen eines abstrahierten Modells für das Gerät, wobei das Modell Eigenschaften des Geräts umfasst, die ausgewählt sind aus der nicht abschließenden Liste: Dateneingaben, Datenausgaben;
  • - Erzeugen einer ersten Betriebssoftware für einen Cloud-Server aus dem Modell;
  • - Erzeugen einer zweiten Betriebssoftware für den Mikrocontroller des Geräts aus dem Modell.
The method according to the invention for the computer-assisted generation of operating software for a device which comprises a microcontroller as a control unit and a cloud server which can be connected to the device comprises the steps:
  • - Creating or receiving an abstract model for the device, the model comprising properties of the device selected from the non-exhaustive list: data input, data output;
  • - Generating a first operating software for a cloud server from the model;
  • - Generation of a second operating software for the microcontroller of the device from the model.

Die Betriebssoftware wird typischerweise auch als Firmware bezeichnet. Die erste Betriebssoftware für den Betrieb eines Cloud-Servers läuft typischerweise auf einem als Server mit dem Internet verbundenen Rechner. Die zweite Betriebssoftware läuft auf dem Mikrocontroller des Geräts. Das Modell umfasst beispielsweise die Parameter für die Datenausgabe und/oder Dateneingabe und die Ausgabe und/oder Eingabe von Spannungen oder anderen elektrischen Steuerparametern. Für die Steuerparameter kann vorgesehen sein, in welchen Einheiten diese vorliegen, beispielsweise Volt oder Ampere, und welche Unter- und Obergrenze die Steuerparameter haben.The operating software is typically also referred to as firmware. The first operating software for operating a cloud server typically runs on a computer connected to the Internet as a server. The second operating software runs on the microcontroller of the device. The model includes, for example, the parameters for data output and / or data input and the output and / or input of voltages or other electrical control parameters. The control parameters can be provided in which units they are present, for example volts or amperes, and which lower and upper limits the control parameters have.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass sowohl die Betriebssoftware auf dem Endgerät als auch diejenige im Cloud-Server aus einem zentralen Modell erzeugt und parametriert wird. Somit können keine unbeabsichtigten fehlerhaften Unterschiede zwischen den Softwareversionen auftreten, wobei beispielsweise unterschiedliche Grenzwerte für eine vom Endgerät ausgegebene Spannung in den Betriebssoftware-Versionen angenommen werden.The method according to the invention has the advantage that both the operating software on the terminal and that in the cloud server are generated and parameterized from a central model. Thus, no unintentional incorrect differences between the software versions can occur, for example, different limit values for a voltage output by the terminal are assumed in the operating software versions.

Weiterhin entfällt durch die Erzeugung der Betriebssoftware für alle beteiligten Geräte aus dem Modell die Pflege der Betriebssoftware selbst. Diese Softwarepflege ist ersetzt durch eine Pflege des zugehörigen Modells.Furthermore, the maintenance of the operating software itself is eliminated by generating the operating software for all devices involved from the model. This software maintenance is replaced by maintenance of the associated model.

Vorteilhaft kann so bei einer Änderung des Modells die Betriebssoftware für den Cloud-Server und das Endgerät erneut erzeugt werden, ohne dass dazu ein manueller Eingriff in die Betriebssoftware, also den Quellcode, erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der Erzeugung der Betriebssoftware aus dem abstrahierten Modell ist, dass eine automatische Synchronisierung von Betriebsdaten zwischen Endgerät und Cloud-Server stattfinden kann, wobei der entsprechende Teil der Betriebssoftware mit aus dem Modell erzeugt wird. Zweckmäßig werden dazu geeignet gekapselte Datentypen für die Speicherung der Betriebsdaten verwendet.When the model is changed, the operating software for the cloud server and the terminal can advantageously be generated again without manual intervention in the operating software, that is to say the source code. Another advantage of generating the operating software from the abstracted model is that an automatic synchronization of operating data between the terminal and the cloud server can take place, with the corresponding part of the operating software being generated from the model. Appropriately encapsulated data types are advantageously used for the storage of the operating data.

Bei dem Endgerät kann es sich um jede Art von Gerät handeln, das einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst. Beispielsweise kann es sich bei dem Endgerät um eine Antriebssteuerung handeln oder um einen Batteriespeicher, beispielsweise für Haushaltsanwendungen oder für industrielle Anwendungen.The terminal can be any type of device that includes a microcontroller as a control unit. For example, the terminal can be a drive control or a battery storage device, for example for household applications or for industrial applications.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Energieerzeuger-Anlage gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform nach den unabhängigen Ansprüchen mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch mit denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß können noch zusätzlich folgende Merkmale vorgesehen sein:

  • - Es ist möglich, aus dem Modell eine dritte Betriebssoftware für mobile Endgeräte zu erzeugen. Mobile Endgeräte sind beispielsweise Smartphones oder Tablets. Somit werden aus dem Modell drei Sorten von Betriebssoftware erzeugt, die für den Cloud-Server, das Endgerät selbst und das mobile Endgerät. Dabei sind die drei Typen von Betriebssoftware verschieden bezüglich der Plattform der Ausführung, d.h. von der Ausführung auf einem PC mit umfangreicher Rechenkapazität und Speicher, auf einem Smartphone mit geringerer Rechenkapazität und Speicher und auf einem Mikrocontroller mit vergleichsweise geringer Leistung und Speichermöglichkeit. Sie sind weiterhin verschieden bezüglich des zu erreichenden Ergebnisses: Der Betrieb des Endgeräts umfasst die Sammlung und Weitergabe von Betriebsdaten, der Betrieb des Cloud-Servers umfasst Aufnahme und Bereitstellung der Betriebsdaten zum Abruf und der Betrieb des Smartphones oder Tablets umfasst beispielsweise eine userfreundliche Darstellung von Betriebsdaten und ggfs. den steuernden Eingriff in das Gerät.
  • - Es ist möglich, aus dem Modell ein User-Interface (Benutzeroberfläche) zu erzeugen, dass der ersten, zweiten und/oder dritten Betriebssoftware zugefügt wird. Die so erzeugten U-ser-Interfaces können dabei für die drei Sorten von Geräten unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das User-Interface für das Endgerät Bereiche für die Darstellung von Betriebsdaten umfassen wie beispielsweise den Ladezustand eines Batteriespeichers. Weiterhin kann dieses User-Interface Bereiche für die Einstellung von Betriebsparametern haben, beispielsweise einen Betriebsmodus des Batteriespeichers. Dabei ist zu trennen zwischen dem erzeugten User-Interface und der Eingabe oder Veränderung des abstrahierten Modells. Das erzeugte U-ser-Interface dient nicht der Veränderung des Modells, sondern ist für den laufenden Betrieb des Endgeräts gestaltet. Das User-Interface kann ausgestaltet sein für die Darstellung auf einem Endgeräte-Display - typischerweise für das Endgerät -, auf einem Android- oder iOS-basierten Gerät - typischerweise für das mobile Endgerät - oder aber über einen Webbrowser - typischerweise für den Cloud-Server.
  • - Nach einer Änderung des Modells für das Endgerät während der Laufzeit von Endgerät, Cloud-Server und/oder mobilem Endgerät kann eine neue erste, zweite und/oder dritte Betriebssoftware erzeugt werden, die dem Endgerät, Cloud-Server und/oder mobilen Endgerät als Update zugeführt wird. Die Pflege der Betriebssoftware erfolgt also vorteilhaft ausschließlich über das Modell, nicht über eine direkte Pflege der Betriebssoftware selbst. Ein Versionsmanagement muss daher nicht für die Betriebssoftware durchgeführt werden, sondern nur für das abstrahierte Modell des Endgeräts. So wird vorteilhaft eine Diskrepanz zwischen den Funktionen der ersten, zweiten und dritten Betriebssoftware vermieden und der Pflegeaufwand minimiert.
  • - In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung speichert eine auf dem Mikrocontroller des Geräts ausgeführte Gerätesoftware, die auch Teil der zweiten Betriebssoftware sein kann, das Modell und erzeugt aus dem Modell auf Anforderung die zweite Software für das Endgerät. In einer anderen Ausgestaltung arbeitet die zweite Betriebssoftware grundsätzlich das im Endgerät gespeicherte Modell für das Endgerät nach der Art eines Interpreters ab. Eine Änderung des im Endgerät gespeicherten Modells führt in diesem Fall direkt und sofort zu einer entsprechenden Änderung des Verhaltens der zweiten Betriebssoftware. Vorteilhaft wird ein Firmware-Update in diesem Fall allein dadurch bewirkt, dass das im Endgerät gespeicherte Modell verändert wird. Dies kann beispielsweise weltweit bewirkt werden, indem von einer beliebigen Position aus das im Cloud-Server hinterlegte Modell angepasst wird und dieses angepasst Modell daraufhin von der Cloud zum Endgerät übertragen wird. Das Endgerät erzeugt daraufhin eine neue zweite Betriebssoftware oder aber arbeitet das veränderte Modell direkt ab.
Advantageous refinements of the energy generator system according to the invention emerge from the dependent claims. The embodiment according to the independent claims can be combined with the features of one of the subclaims or preferably also with those from several subclaims. Accordingly, the following features can also be provided:
  • - It is possible to generate a third operating software for mobile devices from the model. Mobile devices are, for example, smartphones or tablets. Thus, three types of operating software are generated from the model, for the cloud server, the end device itself and the mobile end device. The three types of operating software are different with regard to the platform of execution, ie from execution on a PC with extensive computing capacity and memory, on a smartphone with less computing capacity and memory and on a microcontroller with comparatively low performance and storage capacity. They are also different with regard to the result to be achieved: The operation of the end device includes the collection and transfer of operating data, the operation of the cloud server includes the recording and provision of the operating data for retrieval, and the operation of the smartphone or tablet includes, for example, a user-friendly display of operating data and possibly the control intervention in the device.
  • - It is possible to generate a user interface (user interface) from the model that is added to the first, second and / or third operating software. The U-ser interfaces created in this way can be different for the three types of device. For example, the user interface for the terminal device can include areas for displaying operating data, such as the state of charge of a battery storage device. Furthermore, this user interface can have areas for setting operating parameters, for example an operating mode of the battery storage device. A distinction must be made between the user interface created and the input or modification of the abstracted model. The generated U-ser interface is not used to change the model, but is designed for the ongoing operation of the end device. The user interface can be designed to be displayed on a terminal display - typically for the terminal -, on an Android or iOS-based device - typically for the mobile terminal - or via a web browser - typically for the cloud server .
  • - After a change in the model for the end device during the runtime of the end device, cloud server and / or mobile end device, a new first, second and / or third operating software can be generated which the end device, cloud server and / or mobile end device as Update is fed. The maintenance of the operating software is therefore advantageously carried out exclusively via the model, not via direct maintenance of the operating software itself. Version management therefore does not have to be carried out for the operating software, but only for the abstracted model of the end device. This advantageously avoids a discrepancy between the functions of the first, second and third operating software and minimizes the maintenance effort.
  • In a particularly advantageous embodiment of the invention, device software executed on the microcontroller of the device, which can also be part of the second operating software, stores the model and generates the second software for the terminal device on request. In another embodiment, the second operating software basically processes the model stored in the terminal for the terminal in the manner of an interpreter. In this case, a change in the model stored in the terminal leads directly and immediately to a corresponding change in the behavior of the second operating software. In this case, a firmware update is advantageously brought about solely by changing the model stored in the terminal. This can be achieved worldwide, for example, by adapting the model stored in the cloud server from any position and then transferring this adapted model from the cloud to the end device. The end device then generates a new, second operating software or processes the modified model directly.

Das erfindungsgemäße Datenverarbeitungsgerät umfasst eine Software, wobei die Software ausgestaltet ist, eine Eingabe eines Modells für ein Endgerät zu erlauben, wobei das Endgerät einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst und wobei das Modell Eigenschaften des Endgeräts umfasst, die ausgewählt sind aus der nicht abschließenden Liste: Dateneingaben, Datenausgaben;
eine erste Software für einen Cloud-Server aus dem Modell zu erzeugen; eine zweite Software für den Mikrocontroller des Endgeräts aus dem Modell zu erzeugen. Das Datenverarbeitungsgerät kann ein PC, Smartphone oder Tablet sein. Dabei kann das Datenverarbeitungsgerät Teil eines Cloud-Server sein und damit aus dem Internet erreichbar sein, sodass Eingabe und Änderung und Verarbeitung des Modells unabhängig vom Ort des Users erfolgen können.

  • - Das Datenverarbeitungsgerät kann weiterhin wie bereits beschrieben ausgestaltet sein zur Erzeugung einer dritten Betriebssoftware für mobile Endgeräte. Diese dritte Betriebssoftware wird ebenfalls aus dem Modell erzeugt. Ebenso kann, wie bereits beschrieben, ein aus dem Modell erzeugtes User-Interface der Betriebssoftware hinzugefügt werden.
The data processing device according to the invention comprises software, the software being designed to allow input of a model for a terminal, the terminal comprising a microcontroller as a control unit and the model comprising properties of the terminal which are selected from the non-exhaustive list: data input , Data output;
generate a first software for a cloud server from the model; generate a second software for the microcontroller of the terminal from the model. The data processing device can be a PC, smartphone or tablet. The data processing device can be part of a cloud server and thus be accessible from the Internet, so that the model can be entered and changed and processed regardless of the location of the user.
  • - As already described, the data processing device can also be designed to generate third operating software for mobile devices. This third operating software is also generated from the model. As already described, a user interface generated from the model can also be added to the operating software.

Ein Endgerät gemäß der Erfindung umfasst einen Mikrocontroller als Steuereinheit und eine zweite Betriebssoftware, die auf dem Mikrocontroller ausführbar ist. Dabei ist die zweite Betriebssoftware ausgestaltet, ein abstrahiertes Modell für das Endgerät zu empfangen und/oder zu speichern, wobei das Modell wenigstens Informationen zu Dateneingaben und/oder Datenausgaben des Endgeräts umfasst. Die zweite Betriebssoftware ist weiterhin ausgestaltet, den Betrieb des Endgeräts gemäß dem abstrahierten Modell zu steuern. Mit anderen Worten arbeitet die zweite Betriebssoftware das gespeicherte Modell nach Art eines Interpreters ab und sorgt damit für den Betrieb des Endgeräts gemäß dem Modell.A terminal according to the invention comprises a microcontroller as a control unit and second operating software that can be executed on the microcontroller. The second operating software is designed to receive and / or save an abstracted model for the terminal, the model comprising at least information about data inputs and / or data outputs of the terminal. The second operating software is further configured to control the operation of the terminal in accordance with the abstracted model. In other words, the second operating software processes the stored model in the manner of an interpreter and thus ensures the operation of the terminal according to the model.

In allen Fällen ist mit dem Modell, das Eigenschaften des Endgeräts angibt, eine abstrahierte Form des Endgeräts gemeint. Diese abstrahierte Form setzt sich aus Blöcken zusammen, die bestimmte Eigenschaften beinhalten und diese repräsentieren. Solche Eigenschaften sind beispielsweise die Ausgabe oder Eingabe von Daten oder die Ein- oder Ausgabe von elektrischen Signalen zur Steuerung sowie deren Grenzwerte. In all cases, the model that indicates the properties of the terminal device means an abstract form of the terminal device. This abstracted form is composed of blocks that contain and represent certain properties. Such properties are, for example, the output or input of data or the input or output of electrical signals for control and their limit values.

Das Modell ist eine abstrahierte und nicht notwendigerweise vollständige Beschreibung des Endgeräts. Das Modell ist dabei für sich genommen nicht lauffähig oder in der Lage, tatsächliche Kommunikation oder Steuerung zu betreiben, sondern dient lediglich als Informationsquelle, die es erlaubt, Software mit zu dem Endgerät passenden Eigenschaften zu erzeugen. Wird das Modell auf dem Endgerät gespeichert, hat das also für sich genommen keine Auswirkung auf den Betrieb des Endgeräts. Erst die zusätzliche zweite Betriebssoftware auf dem Endgerät, die die Informationen des Modells während der Laufzeit auswertet, stellt dann den Betrieb des Endgeräts sicher. Im Gegensatz zu einer vorkompilierten Firmware für das Endgerät ist das Modell separat vom Programmcode gespeichert und kann separat verändert werden. Bei einer vorkompilierten Firmware hingegen sind die Informationen über das Endgerät wie beispielsweise Grenzwerte einer Spannung oder Kommunikation bestimmter Daten Teil der Software, da sie beachtet werden müssen, sind aber untrennbarer Teil des Programmcodes und können nicht separat verändert werden. Selbst wenn man davon ausgeht, dass einzelne Werte wie beispielsweise eine Grenz-Spannung bei einer vorkompilierten Software veränderbar wären, dann wäre eine größere Änderung des Modells wie das Hinzufügen einer neuen Kommunikationsverbindung bei einer vorkompilierten Firmware nicht möglich. Die zweite Betriebssoftware des erfindungsgemäßen Endgeräts hingegen wertet das Modell aus und kann jegliche Anpassung des Modells umsetzen.The model is an abstracted and not necessarily complete description of the device. The model is not, in and of itself, executable or able to operate actual communication or control, but merely serves as a source of information that allows software to be created with properties that match the terminal. If the model is saved on the end device, this in itself has no effect on the operation of the end device. Only the additional second operating software on the end device, which evaluates the information of the model during the runtime, then ensures the operation of the end device. In contrast to precompiled firmware for the end device, the model is stored separately from the program code and can be changed separately. In the case of precompiled firmware, on the other hand, the information about the end device, such as limit values for a voltage or communication of certain data, is part of the software because it must be observed, but is an inseparable part of the program code and cannot be changed separately. Even if one assumes that individual values such as a limit voltage could be changed with precompiled software, a major change in the model such as adding a new communication link would not be possible with precompiled firmware. In contrast, the second operating software of the terminal device according to the invention evaluates the model and can implement any adaptation of the model.

Als Lösung für die Aufgabe wird weiterhin ein Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens angegeben sowie eine Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt.As a solution to the task, a computer program product with program instructions for carrying out the described method is also specified, as is a provision device for the computer program product, the provision device storing and / or providing the computer program product.

Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur zu entnehmen. Dabei zeigt 1 einen Überblick über ein System aus Batteriespeichern, einem Cloud-Server und einem mobilen Endgerät. Further advantages and features can be found in the following description of an embodiment with reference to the figure. It shows 1 an overview of a system consisting of battery storage, a cloud server and a mobile device.

1 zeigt schematisch das Zusammenwirken mehrerer Komponenten bei Einrichtung und Betrieb von zwei Batteriespeichern 24. Die Batteriespeicher 24 agieren als Speicher für elektrischen Strom und sollen im vorliegenden Beispiel Speicher für das häusliche Umfeld, also den Consumer-Bereich sein. Dies ist aber nur beispielhaft und die Batteriespeicher könnten auch solche für das industrielle Umfeld sein. Genauso könnte es sich statt um Batteriespeicher 24 auch um völlig andere Geräte wie beispielsweise Motorsteuerungen oder industrielle Heiz- oder Prozessanlagen handeln. Die beiden Batteriespeicher 24 sind zwar zusammen in 1 dargestellt, bilden aber in diesem Beispiel keine funktionale Einheit, sind also nicht verbunden. Sie sind beispielsweise in verschiedenen Haushalten aufgestellt. 1 shows schematically the interaction of several components in the setup and operation of two battery stores 24th . The battery storage 24th act as storage for electrical power and in the present example should be storage for the domestic environment, i.e. the consumer area. However, this is only an example and the battery storage could also be used for the industrial environment. It could be the same instead of battery storage 24th are also completely different devices such as motor controls or industrial heating or process systems. The two battery stores 24th are together in 1 shown, but do not form a functional unit in this example, so they are not connected. For example, they are installed in different households.

Die Batteriespeicher 24 benötigen für ihren Betrieb eine Betriebssoftware, üblicherweise als Firmware 20 bezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Basis für die Firmware 20 ein in einer Cloud 10, d.h. auf einem per Internet erreichbaren Server gespeichertes abstrahiertes Modell 12 für den Batteriespeicher 24.The battery storage 24th require operating software for their operation, usually as firmware 20 designated. In this embodiment, the basis for the firmware 20 one in a cloud 10th , ie an abstracted model stored on a server accessible via the Internet 12th for the battery storage 24th .

Das Modell 12 stellt dabei eine abstrahierte Beschreibung der Funktionalitäten des Batteriespeichers 24 dar und umfasst eine Auswahl aus folgender nicht abschließender Liste von beispielhaften Eigenschaften:

  • - Dateneingaben wie beispielsweise einen Temperaturmesswert;
  • - Datenausgaben wie beispielsweise einen Wert für die Beladung oder Stromfluss;
  • - Ausgaben von elektrischen Signalen wie beispielsweise eine Steuerspannung;
  • - Art und Grenzwerte für elektrische Signale, beispielsweise in Volt.
The model 12th provides an abstracted description of the functionalities of the battery storage 24th and includes a selection from the following non-exhaustive list of exemplary properties:
  • - Data inputs such as a temperature reading;
  • - Data outputs such as a value for the load or current flow;
  • - Output of electrical signals such as a control voltage;
  • - Type and limit values for electrical signals, for example in volts.

In diesem Ausführungsbeispiel werden Kopien 16 dieses Modells 12 in die Speicher der Batteriespeicher 24 übernommen. Weiterhin erhalten die Batteriespeicher 24 eine Firmware 20, die diese Kopie 16 des Modells 12 auswerten können und danach den Betrieb des Batteriespeichers 24 steuern können. Die Firmware 20 ist so gestaltet, dass sie auf den Mikrocontrollern der Batteriespeicher 24 mit ihren Speicher- und Rechenmöglichkeiten lauffähig ist.In this embodiment, copies are made 16 of this model 12th into the memory of the battery storage 24th accepted. The battery storage is also preserved 24th a firmware 20 who made this copy 16 of the model 12th can evaluate and then the operation of the battery storage 24th can control. The firmware 20 is designed so that it is on the microcontrollers of the battery storage 24th with its storage and computing capabilities is executable.

Daten-Eingaben, Datenausgaben und andere Wechselwirkungen der Batteriespeicher 24 mit anderen Geräten werden somit durch das Modell 12 und dessen Kopie 16 festgelegt. Ergibt sich eine Änderung am Modell 12, wird die Kopie 16 im Speicher der Batteriespeicher 24 erneuert und die Firmware 20 ändert automatisch den Betrieb, da sie zu jeder Zeit die Kopie 16 des Modells 12 als Basis für die Steuerung des Batteriespeichers 24 verwendet.Data input, data output and other interactions of the battery storage 24th with other devices are thus through the model 12th and its copy 16 fixed. There is a change in the model 12th , the copy 16 in the memory of the battery storage 24th renewed and the firmware 20 automatically changes the operation as it copies at all times 16 of the model 12th as the basis for controlling the battery storage 24th used.

Eine ähnliche Situation wie für die Batteriespeicher 24 ergibt sich für ein Cloud-Backend 14. Auch das Cloud-Backend 14 wird mit einer Kopie 16 des Modells 12 versehen sowie mit einer für den Server passenden Software 18. Die Software 18 stimmt nicht mit der Firmware 20 überein, da sie zum einen für den Betrieb auf einem Server-PC gestaltet ist und zum anderen das Modell 12 bzw. die Kopie 16 für den Betrieb als Cloud-Backend 14 auswertet, dieses also anders interpretiert als die Firmware 20. Beispielsweise könnte das Cloud-Backend 14 Daten, die vom Batteriespeicher 24 übermittelt werden, speichern oder validieren. Das Modell 12 wird im Cloud-Backend 14 so ausgewertet, dass ein sinnvoller Betrieb als Cloud-Backend 14 ermöglicht wird, bei dem beispielsweise den Batteriespeichern 24 eine Datenlieferung zum Cloud-Backend 14 ermöglicht wird und bei dem ein weltweiter Abruf dieser Daten ermöglicht wird.A similar situation as for the battery storage 24th results for a cloud backend 14 . The cloud backend too 14 comes with a copy 16 of the model 12th provided as well as software suitable for the server 18th . The software 18th does not match the firmware 20 agree, on the one hand it is designed for operation on a server PC and on the other hand the model 12th or the copy 16 for operation as a cloud backend 14 evaluates, interprets it differently than the firmware 20 . For example, the cloud backend 14 Data from battery storage 24th be transmitted, saved or validated. The model 12th is in the cloud backend 14 evaluated so that a meaningful operation as a cloud backend 14 is made possible, for example in the battery storage 24th a data delivery to the cloud backend 14 is made possible and this data can be accessed worldwide.

Ein Update des Modells 12 wirkt sich in der gleichen Weise auf das Cloud-Backend 14 aus wie auf die Batteriespeicher 24. Die Kopie 16 des Modells 12 wird im Speicher des Cloud-Backend 14 ersetzt durch das veränderte Modell 12, was eine direkte Veränderung des Betriebs des Cloud-Backend 14 bewirkt.An update of the model 12th affects the cloud backend in the same way 14 like on the battery storage 24th . The copy 16 of the model 12th is stored in the cloud backend 14 replaced by the modified model 12th what a direct change in the operation of the cloud backend 14 causes.

Da die Firmware 20 und die Software 18 für das Cloud-Backend 14 aufeinander abgestimmt sind, ist automatisch eine konsistente Kommunikation zwischen den Batteriespeichern 24 und dem Cloud-Backend 14 gegeben. Diese bleibt auch dann erhalten, wenn das Modell 12 neue Parameter einführt oder Betriebsparameter verändert, da Cloud-Backend 14 und Energiespeicher 24 gleichermaßen auf eine Änderung des Modells 12 reagieren. Mit anderen Worten ist keine Abstimmung von Kommunikations-Schnittstellen notwendig.Because the firmware 20 and the software 18th for the cloud backend 14 are coordinated, there is automatically a consistent communication between the battery stores 24th and the cloud backend 14 given. This remains even if the model 12th introduces new parameters or changes operating parameters because of cloud backend 14 and energy storage 24th equally to a change in the model 12th react. In other words, no coordination of communication interfaces is necessary.

1 zeigt als weiteres Gerät einen Tablet-Computer 26. Auch dieser wird für das Zusammenwirken mit den Energiespeichern 24 und dem Cloud-Backend 14 mit einer App 22 versehen sowie mit einer Kopie 16 des Modells 12. Die App verfährt damit in ähnlicher Weise wie die Software 18 für das Cloud-Backend 14 und die Firmware 20 und ermöglicht die Kommunikation des Tablet-PC 26 mit den Energiespeichern 24 und dem Cloud-Backend 14. Gekapselte Datentypen ermöglichen dabei eine automatische Synchronisierung von Betriebsdaten der Energiespeicher 24 mit dem Cloud-Backend 14. 1 shows a tablet computer as another device 26 . This is also used for the interaction with the energy storage 24th and the cloud backend 14 with an app 22 provided as well as with a copy 16 of the model 12th . The app operates in a similar way to the software 18th for the cloud backend 14 and the firmware 20 and enables the tablet PC to communicate 26 with the energy storage 24th and the cloud backend 14 . Encapsulated data types enable automatic synchronization of the operating data of the energy storage devices 24th with the cloud backend 14 .

Die App 22 ist ausgestaltet, aus dem Modell 12 bzw. dessen Kopie 16 im Speicher des Tablet-Computer 26 ein User-Interface zu erzeugen. Das User-Interface ist durch die Kopie 16 des Modells 12 automatisch an die Betriebsmöglichkeiten des Energiespeichers 24 angepasst. Wiederum ist bei einem Update des Modells 12 keine spezifische Pflege der App 22 oder des User-Interfaces nötig, da die App selbsttätig auf die Änderung des Modells 12 reagiert. Das User-Interface verwendet das Modell 12, um Soll- und Messwerte entsprechend der Modellierung korrekt anzuzeigen, wobei beispielsweise Graphen-Achsen und Eingabefelder richtig beschriftet sind.The app 22 is designed from the model 12th or its copy 16 in the memory of the tablet computer 26 to create a user interface. The user interface is through the copy 16 of the model 12th automatically to the operating options of the energy storage 24th customized. Again is an update of the model 12th no specific maintenance of the app 22 or the user interface is necessary because the app automatically changes the model 12th responds. The user interface uses the model 12th to correctly display target and measured values according to the modeling, for example graph axes and input fields are correctly labeled.

Es ist also vorteilhaft statt der Pflege von verschiedenen Softwareversionen für verschiedene Plattformen nur die Pflege des Modells 12 nötig. Es kann also ein zentrales Engineering und Geräte-Verwaltung (device management) aus der Cloud und weltweit erfolgen.So instead of maintaining different software versions for different platforms, it is advantageous to only maintain the model 12th necessary. Central engineering and device management can therefore be carried out from the cloud and worldwide.

Dabei ist es vorteilhaft auch möglich, dass die App 22, die Firmware 20 und/oder die Software 18 während der Laufzeit das Modell 12 prüfen, ob Fehler in den Verbindungen zwischen Blöcken des Modells 12 vorliegen oder falsche Datentypen verwendet werden.It is also advantageously possible that the app 22 who have favourited Firmware 20 and / or the software 18th the model during runtime 12th check for errors in the connections between blocks of the model 12th or incorrect data types are used.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden durch eine Software, die beispielsweise im Cloud-Server läuft, aus dem Modell 12 vollständig kompilierte Programme exportiert. Diese vollständig kompilierten Programme werden dann an den Batteriespeicher 24, das Cloud-Backend 14 und/oder den Tabletcomputer 26 übertragen und auf diesen ausgeführt.In an alternative exemplary embodiment, software that runs, for example, in the cloud server converts the model 12th fully compiled programs exported. These fully compiled programs are then sent to the battery storage 24th , the cloud backend 14 and / or the tablet computer 26 transferred and executed on this.

Besonders vorteilhaft ist das für den Batteriespeicher 24, dessen Mikrocontroller die geringsten Fähigkeiten bzgl. Speicher und Rechenkapazität aufweist. Die vollständig kompilierten Programme sind damit bzgl. ihrer Ressourcennutzung optimiert gegenüber einer Software, die ständig eine Modellkopie 16 analysiert, reagieren aber nicht auf Änderungen des Modells 12 oder der Kopie 16. Erfährt das Modell 12 eine Änderung, müssen die vollständig kompilierten Programme neu erstellt werden und an das oder die jeweiligen Geräte übertragen werden im Zuge eines Firmware-Updates.This is particularly advantageous for the battery storage 24th , whose microcontroller has the least capabilities in terms of memory and computing capacity. The fully compiled programs are thus optimized in terms of their resource use compared to software that is constantly a model copy 16 analyzed, but do not react to changes in the model 12th or the copy 16 . Learns the model 12th a change, the fully compiled programs must be recreated and transferred to the device or devices as part of a firmware update.

Auch bei dieser Variante ist gewährleistet, dass die Kommunikation zwischen Batteriespeicher 24, Cloud-Backend 14 und Tabletcomputer 26 stets konsistent ist und das User-Interface an das Modell 12 und somit an die Funktion des Batteriespeichers 24 angepasst ist. Anstelle der aufwändigen SoftwarePflege für verschiedene Plattformen wird auch hier eine Pflege des abstrahierten Modells 12 durchgeführt.This variant also ensures that communication between the battery storage devices 24th , Cloud backend 14 and tablet computers 26 is always consistent and the user interface to the model 12th and thus the function of the battery storage 24th is adjusted. Instead of the complex software maintenance for different platforms, the abstracted model is also maintained here 12th carried out.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
CloudCloud
1212th
abstrahiertes Modell des Batteriespeichersabstract model of battery storage
1414
Cloud-BackendCloud backend
1616
Modell-KopieModel copy
1818th
Software für den Cloud-BackendSoftware for the cloud backend
2020
Firmware für den BatteriespeicherFirmware for the battery storage
2222
AppApp
2424th
BatteriespeicherBattery storage
2626
Tablet-ComputerTablet computer

Claims (12)

Verfahren zur rechnergestützten Erzeugung von Betriebssoftware (18, 20, 22) für ein Endgerät (24), das einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst, und einen mit dem Endgerät (24) verbindbaren Cloud-Server (14) mit den Schritten: - Erstellen oder Empfangen eines abstrahierten Modells (12) für das Endgerät (24), wobei das Modell (12) Eigenschaften des Endgeräts (24) umfasst, die ausgewählt sind aus der nicht abschließenden Liste: Dateneingaben, Datenausgaben; - Erzeugen einer ersten Software (18) für einen Cloud-Server (14) aus dem Modell (12); - Erzeugen einer zweiten Software (20) für den Mikrocontroller des Endgeräts (24) aus dem Modell (12).Method for computer-aided generation of operating software (18, 20, 22) for a terminal (24), which comprises a microcontroller as a control unit, and a cloud server (14) that can be connected to the terminal (24), comprising the steps: - Creating or receiving an abstracted model (12) for the terminal (24), the model (12) comprising properties of the terminal (24) which are selected from the non-exhaustive list: data input, data output; - generating a first software (18) for a cloud server (14) from the model (12); - Generating a second software (20) for the microcontroller of the terminal (24) from the model (12). Verfahren nach Anspruch 1 mit dem weiteren Schritt: Erzeugen einer dritten Software (22) für mobile Endgeräte (26) aus dem Modell (12).Procedure according to Claim 1 with the further step: generating a third software (22) for mobile devices (26) from the model (12). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit dem Schritt: Erzeugen eines User-Interfaces aus dem Modell (12), dass der ersten, zweiten und/oder dritten Software (18, 20, 22) zugefügt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd with the step: generating a user interface from the model (12) that is added to the first, second and / or third software (18, 20, 22). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem nach einer Änderung des Modells (12) für das Endgerät (24) während der Laufzeit von Endgerät (24), Cloud-Server (14) und/oder mobilem Endgerät (26) eine neue erste, zweite und/oder dritte Software (18, 20, 22) erzeugt wird, die dem Endgerät (24), Cloud-Server (14) und/oder mobilem Endgerät (26) als Update zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which after a change in the model (12) for the terminal (24) during the term of the terminal (24), cloud server (14) and / or mobile terminal (26), a new first, second and / or third software (18, 20, 22) is generated, which is supplied to the terminal (24), cloud server (14) and / or mobile terminal (26) as an update. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die zweite Software (20) für das Endgerät (24) auf einem Mikrocontroller auf dem Endgerät (24) ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the second software (20) for the terminal (24) is executed on a microcontroller on the terminal (24). Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine auf dem Mikrocontroller des Endgeräts (24) ausgeführte Gerätesoftware das Modell (12, 16) speichert und aus dem Modell (12, 16) auf Anforderung die zweite Software (20) für das Endgerät (24) erzeugt.Procedure according to Claim 5 , in which device software executed on the microcontroller of the terminal (24) stores the model (12, 16) and generates the second software (20) for the terminal (24) from the model (12, 16) on request. Datenverarbeitungsgerät (14) mit einer Software, wobei die Software ausgestaltet ist, eine Eingabe eines Modells (12) für ein Endgerät (24) zu erlauben, wobei das Endgerät (24) einen Mikrocontroller als Steuereinheit umfasst und wobei das Modell (12) Eigenschaften des Endgeräts (24) umfasst, die ausgewählt sind aus der nicht abschließenden Liste: Dateneingaben, Datenausgaben; eine erste Software (18) für einen Cloud-Server (14) aus dem Modell (12) zu erzeugen; eine zweite Software (20) für den Mikrocontroller des Endgeräts (24) aus dem Modell (12) zu erzeugen.Data processing device (14) with software, the software being designed allow an input of a model (12) for a terminal (24), the terminal (24) comprising a microcontroller as a control unit and the model (12) comprising properties of the terminal (24) selected from the non-exhaustive list : Data input, data output; generate a first software (18) for a cloud server (14) from the model (12); generate a second software (20) for the microcontroller of the terminal (24) from the model (12). Datenverarbeitungsgerät (14) nach Anspruch 7, ausgestaltet zur Erzeugung einer dritten Software (22) für mobile Endgeräte (26) aus dem Modell (12).Data processing device (14) after Claim 7 , designed to generate a third software (22) for mobile devices (26) from the model (12). Datenverarbeitungsgerät (14) nach Anspruch 7 oder 8, derart ausgestaltet, dass die erzeugte zweite Software (20) und/oder dritte Software (26) ein aus dem Modell (12) erzeugtes User-Interface aufweist.Data processing device (14) after Claim 7 or 8th , designed such that the generated second software (20) and / or third software (26) has a user interface generated from the model (12). Endgerät (24) mit einem Mikrocontroller als Steuereinheit und einer zweiten Betriebssoftware (20), die auf dem Mikrocontroller ausführbar ist, wobei die zweite Betriebssoftware (20) ausgestaltet ist, ein abstrahiertes Modell (12, 16) für das Endgerät (24) zu empfangen und/oder zu speichern, wobei das Modell (12, 16) wenigstens Informationen zu Dateneingaben und/oder Datenausgaben des Endgerät (24) umfasst und wobei die zweite Betriebssoftware (20) weiterhin ausgestaltet ist, den Betrieb des Endgeräts (24) gemäß dem abstrahierten Modell (12, 16) zu steuern.Terminal (24) with a microcontroller as a control unit and a second operating software (20) which can be executed on the microcontroller, the second operating software (20) being designed to receive an abstracted model (12, 16) for the terminal (24) and / or to save, the model (12, 16) comprising at least information on data inputs and / or data outputs of the terminal (24) and wherein the second operating software (20) is further configured to operate the terminal (24) according to the abstracted Control model (12, 16). Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Computer program product with program instructions for performing the method according to one of the Claims 1 to 6 . Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Provisioning device for the computer program product after Claim 11 wherein the providing device stores and / or provides the computer program product.
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