Vývojové (a relační) diagramy a obrázky

Krátké doporučení pro tvorbu akademických prací Vývojové (a relační) diagramy a obrázky Pavel Pačes, 2010, Verze 1 1 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Obsah Předmluva... 2 Seznam změn... 2 Úvod... 3 Software pro tvorbu vývojových diagramů... 4 Symboly... 5 Barevné zvýraznění diagramu... 6 Příklady... 7 Vývojový diagram uživatelského programu... 7 Vývojový diagram programu pro mikrokontrolér... 7 Blokové schéma zapojení měřicího pracoviště... 9 Komunikační diagram... 11 Automaticky generovaný diagram závislostí... 11 Art... 13 Bibliografie... 13 Předmluva Tento dokument vznikl zásluhou jednoho studenta, který v blíže nespecifikovaném časovém okamžiku prohlásil, že neví, jak se kreslí vývojové diagramy. Vzápětí po jeho přiznání následovalo zadání úkolu, a to vytvořit krátký referát (1) ohledně vývojových diagramů. Na základě tohoto zadání pak vznikl jednostránkový dokument popisující tvary používané pro vývojové diagramy. Bohužel mě tento dokument neuspokojil a na základě zkušeností s dalšími studenty dokument dále rozvíjím. Seznam změn 1. 1. 2010 První verze dokumentu 2 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Úvod Vývojové diagramy se používají pro grafické přiblížení funkce algoritmu, který někde začíná a po vykonání užitečné funkce skončí. V současné době se vývojovým diagramem popisuje hlavně software, ale v zásadě je možné využít vývojový diagram pro přiblížení sekvence kroků jakékoliv lidské nebo uměle vytvořené činnosti. Složitost algoritmu může přesahovat možnosti zobrazení poskytovaných finálním nosičem informace stránkou referátu, bakalářské nebo diplomové práce. Proto je vhodné se zamyslet nad tím, co by měl vývojový diagram čtenáři přiblížit a v jakém stupni detailu popisovaný algoritmus vykreslit. V zásadě je možné cokoliv vyjádřit následujícím, velmi jednoduchým, obrázkem. Úvod Start Stať Algoritmus Závěr Konec a) MS Paint b) MS Visio c) MS Visio d) Open Office Draw Obrázek 1 Obecný vývojový diagram pro veškerou lidskou činnost. Kreslení vývojových diagramů a obecně obrázků je časově náročná operace, která může u jedinců bez uměleckých vloh vyvolávat nápory beznaděje. V technickém světě se bohužel bez obrázků a vývojových diagramů neobejdeme, protože podle známého klišé jeden obrázek vydá za tisíc slov bude vedoucí práce trvat na tom, aby byla popisovaná funkce řádně nakreslena. V některých případech nebude vývojový diagram vytvořený v různých kreslících nástrojích a představený na obrázku 1 vyhovovat a celou funkci algoritmu bude třeba rozepsat pomocí bloků podprogramů, rozhodování, atd. V případě dokumentování závislostí software 1 je nejlepší možností využívat programy, které umí vygenerovat grafický popis na základě kódu, který je v práci vyvíjen. V případě zdrojového kódu je možné využít například funkce nástroje Doxygen (2), nebo přímo využít diagram závislostí (3) poskytovaný vývojovým prostředím, například Microsoft Visual Studio (4), dostupné v rámci (5),(6). Obecně je lepší kreslit vývojové diagramy ve speciálním programu, nebo v souboru určeném pouze pro vývojový diagram a výslednou kresbu do dokumentu textové práce vkládat jako jeden objekt. Autor práce si tím ušetří značné problémy při pozdějším zalomení a změnách dokumentu. 1 V literatuře označované jako relations diagram 3 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Software pro tvorbu vývojových diagramů V okamžiku, kdy musíme začít kreslit vývojový diagram ručně 2, je v zásadě možné využít jakýkoliv software, např. mspaint. ALE! Protože by výsledná práce měla zaujmout profesionálním vzhledem, je výhodnější vyzkoušet si několik produktů a vybrat si ten, který poskytuje nejvíce výhodných vlastností. Tyto vlastnosti mohou být silně subjektivní, ale vyplatí se dívat po následujících funkcích: Vektorový editor s možností uložení rozpracované práce. Možnost zarovnání objektů do mřížky, která pak umožňuje kreslit přesně stejné tvary. Někteří lidé dokáží podvědomě rozlišit malé rozdíly ve velikosti jednotlivých částí diagramu a v případě, že je diagram vykreslen lehce nesouměrně, tak mají z kresby divný pocit. Konektory, které umožňují přilepit propojovací čáry k jednotlivým objektům vývojového diagramu. Výhodná je také možnost přidávat přípojná místa k objektům. Knihovna předdefinovaných tvarů, která usnadní a urychlí kreslení vývojového diagramu. Export výsledku do různých grafických formátů, které poté využijete ve vašem sázecím programu. Podpora vrstev, která umožňuje nakreslit části diagramu v různých vrstvách a program následně umožňuje těmto vrstvám přiřazovat vlastnosti. Například tvary vývojového diagramu budou ve vrstvě A a texty popisující jednotlivé bloky ve vrstvě B. Některé návody doporučují přidávat textové popisky grafům a obrázkům až ve výsledném dokumentu. V případě použití vrstev je možné vývojový diagram navrhnout tak, aby všechny texty pasovaly na svá místa. Následně vypnout zobrazení vrstvy s textem vývojový diagram použít a v textovém editoru doplnit o popisky. Následující seznam software je seřazen podle autorových preferencí s krátkým popisem jeho vlastností. Microsoft Visio Programový balík MS Visio 3 poskytuje celkem vyvážený soubor vlastností, které uspokojí požadavky na kreslení obrázků pro bakalářské i diplomové práce. Software nabízí možnosti exportu i do takových formátů jako je eps, který je poté možné využít pro generování dokumentace ve formátu pdf pomocí nástroje Doxygen. Open Office Draw Draw je součástí volně dostupného balíku Open Office. Uživateli nabízí komfort jednoduchého ovládání a při správném nastavení se dá dosáhnout i pěkného vzhledu výsledné kresby. Nevýhodou je problematický export obrázku do dalších formátů, který dosahuje střídavé kvality zobrazení (zkoušeno na verzi 3.0). Microsoft Word (a podobně Open Office Writer) Textové editory jako MS Word a OO Writer umožňují přímo do textu vkládat jednoduché obrazce, ze kterých je možné vytvořit vývojový diagram. Infarktové situace ovšem nastávají v případě, že je nutné provést úpravy v textu, které zapříčiní posuny odstavců a přestránkování dokumentu. Pak záleží na tom, k jakému objektu jsou vložené obrazce ukotveny. V nejhorší variantě je část obrazce ukotvena k odstavci a druhá část ke stránce. 2 Někdy je možné využít funkce automatického generování vývojového diagramu. 3 Pro studenty a nekomerční využití je softwarový balík přístupný studentům v rámci MSDN Academic Alliance. 4 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Zarovnání do mřížky Konektory Předdefinované tvary Podpora vrstev Možnosti Exportu Celkové hodnocení Krátké doporučení pro tvorbu akademických prací: Vývojové (a relační) diagramy a obrázky V tomto případě se posunují obě části diagramu jiným způsobem a je třeba v dokumentu provádět nové úpravy. Tabulka 1 Porovnání softwarových balíků MS Visio Open Office Draw MS Word (OO Writer) Další software: SmartDraw: http://www.smartdraw.com/, Windows. Symboly Existuje mnoho možností, jak vyjádřit souvislosti popisovaného algoritmu. Jednou takovou možností je využít obrazce nabízené prostředím MS Visio v nabídce: Soubor Obrazce Obrazce základních vývojových diagramů. Jedná se o obecně uznávané tvary (7), jejichž základní význam je uveden v tabulce 2. Tabulka 2 Porovnání softwarových balíků Tvar Význam Terminátor Jedná se o prvek, kterým vývojový diagram začíná, nebo končí. Akční prvek reprezentuje akci, která je v tomto kroku prováděna. Blok rozhodnutí umožňuje rozvětvit vývojový diagram. Funkční blok (sub process) většinou reprezentuje další vývojový diagram. Konektor propojuje aktuální vývojový diagram s jeho pokračováním na další stránce. Operace s daty čtení/zápis dat, jedná se o automatický vstup/výstup v diagramu (rovnoběžník = parallelogram) Ruční vstup dat. 5 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Barevné zvýraznění diagramu Proto, aby obrázek diagramu působil přitažlivěji, je možné zvolit barevné zvýraznění některých jeho částí. Barevnost diagramu by si autor měl velmi dobře promyslet a v celé práci pak dodržovat jedno barevné schéma. Barvy by měly mít spíše pastelový nádech a barevné schéma může být následující: Vývojový diagram barevně zvýrazňuje jen jeho podstatné bloky, které jsou dále popsané v textu práce. Všechny vývojové diagramy mají každý použitý tvar odlišený svou barvou (tj. start, konec, podmínky, volání procedur, atd.). 6 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Příklady V následující části jsou uvedeny příklady vývojových diagramů a některých jejich chyb. Vývojový diagram uživatelského programu Příkladem nešťastně řešeného vývojového diagramu je obrázek 2. Bloky jsou sice barevně odlišeny, ale není patrné, kde digram začíná. Autor zvolil také vlastní tvary jednotlivých prvků, takže orientace v diagramu není intuitivní a navíc diagram plyne snad do všech směrů (shora dolů, zdola nahoru, zprava doleva a zleva doprava). V diagramu chybí vyobrazení výsledků logických podmínek rozhodování znázorněných algoritmů. Navíc některé bloky končí ve vzduchoprázdnu (jako např. Inicializace oken ). Obrázek 2 Vývojový diagram vizualizačního software (8). Vývojový diagram programu pro mikrokontrolér Blokové schéma programu pro mikrokotrolér začíná vždy po zapnutí napájení a pokračuje přes inicializační část k hlavní smyčce programu. Další funkce, které je třeba zobrazit jsou rutiny přerušení. 7 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Obrázek 3 Ilustrace hlavní smyčky programu mikrokontroléru a funkce přerušení (9). 8 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

PWR CAN bus PCA 250 JTAG (Debug Interface) Speed Input CAN TTL Electronic Part Switching Power Suply and LDOs ARM LPC2129 SPI PWR Driver PWR Driver Position Feedback MEM. Oscilator Mechanical Part Engine Gear Box Obrázek 4 Ilustrace elektromechanického propojení. Start Analogue value TEDS data Signal Validation Block Read ADC? Calc error Read OK? Calc reg. value? Adjust Value End Raw data 0 1024 Regulator value in range? Angle 0 100 % of max. power 50 % 10 % Sensor Actuator Apply Value End Obrázek 5 Ilustrace funkce regulačního algoritm. Blokové schéma zapojení měřicího pracoviště V následujícím schématu je znázorněno zapojení měřicího pracoviště, kde jsou jednotlivé přístroje připojené k datové sběrnici. Jedná se o jednoduchý obrázek, kde bych přidal pouze kuličku pro propojení bloků MSCAN1 k průběžnému vedení. 9 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Obrázek 6 Zapojení měřicího pracoviště (10). Následující schéma ukazuje komplikovanější měřicí pracoviště, které obsahuje několik základních orámovaných bloků: celkové pracoviště, výpočetní systém s naznačeným SW vybavením a teplotně stabilizovanou komoru, která obsahuje popisovaný experiment. PC CT MATLAB IT USB2CAN Converter USB2GPIB Converter RS232 Temperature Chamber CAN Bus SPI2CAN Converter IIC2CAN Converter Power Supply Power Supply Vacuum Pump Vacuum Druck DPI145 IVD Pressure Regulator =27V Voltage Stabilizer 3x115V 400Hz ±5V ±12V Constant Pressure S 1a S 1b ADC 1 ADC 2.. S na MB S nb HCR Support Platform (power distribution, signal wiring) Temperature sensor PT100 GPIB Agilent 34097A Agilent 34401 Obrázek 7 Zapojení měřicího pracoviště (11). 10 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Komunikační diagram Komunikační diagram se nejlépe ilustruje jako posloupnost kroků v čase. Master Slave Control System Command ; Response ; ArmServo Obrázek 8 Ilustrace komuznikačního protokolu. Automaticky generovaný diagram závislostí V některých případech se k ilustraci závislostí jednotlivých bloků např. SW vybavení dá použít relační diagram tak, jak je zobrazený na následujícím obrázku. 11 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Obrázek 9 Ilustrace diagramu závislostí jednotlivých zdrojových souborů vygenerovaných toolem Doxygen. 12 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

Art b c d a e f g h Obrázek 10 Artwork. Bibliografie 1. Popelka, Jan. Vývojové diagramy. Referát. Praha : Jan Popelka, 2009. 2. van Heesch, Dimitri. Doxygen - Source code documentation generator tool. [Online] http://www.doxygen.org. 3. Syque. Relations diagram. [Online] http://syque.com/quality_tools/toolbook/relation/relation.htm. 4. Microsoft. Microsoft Visual Studio. [Online] http://www.microsoft.com/cze/msdn/produkty/vstudio/default.mspx. 5.. Microsoft Developer Network Academic Alliance. [Online] http://www.microsoft.com/cze/education/licence/msdn_academic_alliance/default.mspx. 13 Pavel Pačes, 2010, Verze 1

6. Microsoft Corporation. MSDNAA Overview. Microsoft MSDN Academic Alliance Program. [Online] [Citace: 12. 01 2010.] http://msdn.microsoft.com/en-us/academic/default.aspx. 7. Syque. Flowchart. [Online] http://syque.com/quality tools/toolbook/flowchart/flowchart.htm. 8. Hájek, Miroslav. Návrh a implementace softwaru pro vizualizaci telemetrických dat pro malý proudový motor. Praha : ČVUT, 2008. Diplomová práce. 9. Pačes, Pavel. Vícekanálový D/A převodník. Zpracované úlohy z předmětu Prakrita z mikroprocesorové techniky. Praha : Pačes Pavel, 2003. 10. Petera, Martin. Implementace driveru LinCAN pro PowerPC a porovnání se systémem Socket CAN. Praha : ČVUT, 2010. Diplomová práce. 11. Pačes, Pavel a et_al. Sensors of Air Data Computers - Usability and Environmental Effects. Brno : Univerzita obrany, 2009. stránky 401-409, ICMT'09 - Proceedings of the International Conference on Military Technologies. ISBN 978-80-7231-649-6. 14 Pavel Pačes, 2010, Verze 1