Ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelu ja toteutus MEMS-antureiden demonstraatio järjestelmälle

Murata Electronics Oy is the world's leading designer and manufacturer of silicon capacitive sensors. Their products include a wide range of MEMS sensors targeted for various applications. Because a customer usually has a need to test and evaluate the operation and the performance of these sensors in different applications, a demonstration kit was designed to answer this need. The demonstration kit includes electronics with a chip carrier card to attach sensors and software with a graphical user interface. The purpose of this software is to read data from the sensor using the electronics and then show or visualize the data for the customer. Electronics is based on an embedded microcontroller which executes so-called macro kernel firmware. Specific macro language can be used to send commands to electronics to read and write sensor registers and to read output data via a digital communication bus. Because new sensors are continuously being developed, software must have an easy method for extending the existing system and especially for defining new sensors. This Master's thesis designed and implemented software architecture for the demo kit software using Java programming language. The goal was to replace the old Lab VIEW software versions and to fulfil functional and qualitative requirements. By using different design patterns and design methods, an initial class diagram was created to guide the implementation of the software. The design and implemented software was successfully evaluated against the defined requirements. The correct operation of software was tested by using different tools. The features of the software were also reviewed against the existing software versions. This thesis achieves creating extendable and stable software by using different design patterns and implementing certain necessary software libraries.Murata Electronics Oy on yksi maailman johtavista piipohjaisten kapasitiivisten antureiden valmistajista. Erilaisia antureita ja anturityyppejä on lukuisia ja niitä käytetään monissa erilaisissa sovelluksissa. Asiakkaalla on yleensä tarve evaluoida uusien antureiden soveltuvuutta tiettyihin sovelluksiin. Tähän tarkoitukseen on kehitetty demonstrointi järjestelmä, joka sisältää elektroniikan, johon anturi voidaan kiinnittää sekä ohjelmiston graafisella käyttöliittymällä. Ohjelmiston tehtävänä on lukea anturilta saatava informaatio ja näyttää se asiakkaalle. Elektroniikassa olevalle mikrokontrollerille voidaan antaa komentoja nk. makrokielellä erilaisten toimintojen suorittamiseksi. Näitä toimintoja ovat esimerkiksi erilaisten anturin rekistereiden ja ulostulodatan lukeminen sekä rekistereiden kirjoittaminen kommunikointiväylän avulla. Koska uusia antureita kehitetään jatkuvasti, tarvitaan helppo menetelmä, jolla ne voidaan lisätä demonstrointi järjestelmän ohjelmistoon. Tässä diplomityössä kehitettiin tähän tarkoitukseen soveltuva ohjelmistoarkkitehtuuri ja toteutettiin se käytännössä Java-ohjelmointikielellä. Tavoitteena oli korvata vanhat LabVIEW-ohjelmistot ja täyttää ohjelmistolle asetetut toiminnalliset ja laadulliset vaatimukset. Näiden vaatimusten perusteella sekä erilaisten suunnittelumallien avulla ohjelmistoa lähdettiin suunnittelemaan. Ohjelmistolle hahmoteltiin alustava luokkamalli, joka toimi pohjana ohjelmiston toteutukselle. Suunnitelmaa ja toteutettua ohjelmistoa arvioitiin asetettuja toiminnallisia ja laadullisia vaatimuksia vasten. Ohjelmiston toimintaa testattiin myös erilaisilla työkaluilla sen oikean toiminnan varmistamiseksi. Sen ominaisuuksia ja resurssien käyttöä verrattiin vanhaan ohjelmistoon. Valittujen suunnittelumallien ja toteutettujen kirjastojen avulla diplomityössä onnistuttiin kehittämään hyvin laajennettava ja vakaa ohjelmisto