Internet of Things (IoT) is a field that is evolving rapidly, especially in recent years. There is the possibility of developing even more applications which prove to be useful for many people, whether they have to do with simple functions in automation systems, or with larger scale applications in the industry. Therefore, more and more people want to work in this field. The process of developing an IoT system involves code development to control the system’s devices. In fact, in most cases fast response is of the utmost importance, so low-level code development is required, as well as the use of real-time operating systems (RTOS). Also, due to the great heterogeneity of IoT devices on the market, it is necessary to understand the capabilities that each device can offer, in order to make the appropriate choice of one, tailored to the needs of the system to be implemented. These requirements may seem complicated to some users, especially to people who are technologically untrained, i.e. do not have the necessary programming skills, but still want to build an IoT system e.g. for their personal use. This results in a large portion of people wanting to get involved with IoT, being discouraged to do so. Model Driven Engineering (MDE) is here to solve the problems that, those who want to get involved with IoT, may face, but also to simplify the software production process in general, as it can provide the developing of IoT systems to a more abstract level, which is more user friendly. Through this diploma thesis, one is given the opportunity to describe, using models, IoT devices, through two domain specific Languages (DSL) developed for the description of devices and the connections between them. From the models, a Model to-Text (M2T) transformation is performed for the automated code generation, for a variety of IoT devices, adapted to the characteristics that the user wishes for it to have. The software for controlling the IoT devices that is produced implements the process of taking measurements from sensors, and sending them to a broker, but also the process of controlling actuators through the broker. It also consists of low-level code, as it has been designed according to the requirements of a real time operating system, named RIOT. Finally, a Model-to-Model (M2M) transformation takes place in order to produce diagrams that provide a visualization and thus a better understanding by the user, of the wiring and intercommunication of their system.

1. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Πολυτεχνική Σχολή
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
6 Οκτωβρίου 2021 1
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για
IoT συσκευές πραγματικού χρόνου και
χαμηλής κατανάλωσης
Εκπόνηση
Μανώλης Αθανάσιος
ΑΕΜ: 8856
Επιβλέποντες
Αν. Καθ. Συμεωνίδης Ανδρέας
Υπ. Δρ. Παναγιώτου Κωνσταντίνος

2. Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
2
https://iot-analytics.com/state-of-the-iot-2020-12-billion-iot-connections-surpassing-non-iot-for-the-first-time/
Οκτώβριος 2021
Ενεργές συνδέσεις IoT συσκευών
ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

3. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ
ΕΤΕΡΟΓΕΝΕΙΑ
ΓΝΩΣΕΙΣ ΚΩΔΙΚΑ
ΕΛΕΓΧΟΣ ΛΑΘΩΝ
ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ
Κατασκευή όλο και περισσότερων διαφορετικών IoT συσκευών
Απαιτήσεις κώδικα χαμηλού επιπέδου και πραγματικού χρόνου
Έλλειψη κάποιου είδους ελέγχου της ορθότητας
Αυξανόμενο ενδιαφέρον σε αυτοματοποίηση διαδικασιών
3
ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
Οκτώβριος 2021

4. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
4
Οκτώβριος 2021
Γλώσσα συγκεκριμένου πεδίου για μοντελοποίηση
των συσκευών
Γλώσσα συγκεκριμένου πεδίου για μοντελοποίηση
των διασυνδέσεων
Παραγωγή διαγραμμάτων οπτικοποίησης του
συστήματος
Αυτόματη παραγωγή λογισμικού για την υλοποίηση
βασικών λειτουργιών
Ανάπτυξη μηχανής λογισμικού
μοντελοστραφούς λογικής

5. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Περιγραφή μετα-μοντέλου
συσκευών
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
5
Οκτώβριος 2021

6. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
6
Οκτώβριος 2021
Περιγραφή μετα-μοντέλου
συνδέσεων

7. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
7
Οκτώβριος 2021
Συντακτικό των γλωσσών
Γενικοί κανόνες
1. Ανάθεση τιμής “ : ”
name: value
2. Λίστα “ – “
pins:
– attribute
pins :
− power:
name: vcc
number: 1
type : 5v
− input_pin :
name: data_in
number: 3
− output_pin :
name: data_out
number: 4
κανόνας 1
κανόνας 2

8. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
8
Οκτώβριος 2021
Συντακτικό συσκευής

9. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
9
Οκτώβριος 2021
Συντακτικό συνδέσεων

10. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
10
Οκτώβριος 2021
Σύνοψη διαδικασίας
Meta-models
M2M
M2T
Parser
Makefile
C file
Connections model
Pin connections
> riot_mde --connections connection.con

11. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
11
Οκτώβριος 2021
Υποστήριξη
Μικροελεγκτές
NodeMCU ESP-32S
WEMOS D1 miniPro
Περιφερειακά
Αισθητήρας απόστασης HC-SR04
Αισθητήρας περιβάλλοντος BME680
Αισθητήρας περιβάλλοντος MPL3115A2
Ενεργοποιητής LED NeoPixel Ring
Διεπαφές υλικού
GPIO
I2C
SPI
UART
Λειτουργικά Συστήματα
RIOT

12. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
12
Οκτώβριος 2021
Μικροελεγκτής NodeMCU-32s
Αισθητήρας περιβάλλοντος
BME680
LED Neopixel Ring x12
Sonar HC-SR04
Raspberry Pi 3B+
Broker

13. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
13
Οκτώβριος 2021
Σύνδεση sonar
Σύνδεση αισθητήρα
περιβάλλοντος Σύνδεση LED
Αρχείο συνδέσεων

14. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
14
Οκτώβριος 2021
Παραγωγή διαγραμμάτων (1/4)

15. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
15
Οκτώβριος 2021
Παραγωγή διαγραμμάτων (2/4)

16. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
16
Οκτώβριος 2021
Παραγωγή διαγραμμάτων (3/4)

17. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
17
Οκτώβριος 2021
Παραγωγή διαγραμμάτων (4/4)

18. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
18
Οκτώβριος 2021

19. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
19
Οκτώβριος 2021
Υλοποίηση ενός IoT
συστήματος με αφαιρετικό
τρόπο
Δυνατότητα ενασχόλησης με
το IoT χωρίς την προϋπόθεση
τεχνολογικού υπόβαθρου
Δυνατότητα έγκαιρης
αντιμετώπισης λαθών
Καλύτερη αντίληψη του
συστήματος μέσω των
διαγραμμάτων

20. ΚΙΝΗΤΡΟ ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Μοντελοστρεφής ανάπτυξη λογισμικού για IoT συσκευές πραγματικού χρόνου
και χαμηλής κατανάλωσης
20
Οκτώβριος 2021
Υποστήριξη περισσότερων
συσκευών και λειτουργικών
συστημάτων
Συγγραφή περισσότερων
πρότυπων αρχείων κώδικα
Ανάπτυξη γραφικού
περιβάλλοντος για την
περιγραφή μοντέλων

21. Ευχαριστίες

22. Thank You
Questions?