Un langage synchrone pour les systèmes embarqués critiques soumis à des contraintes temps réel multiples

par Julien Forget

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Frédéric Boniol et de Claire Pagetti.

Soutenue en 2009

à Toulouse, ISAE .


  • Résumé

    Ce travail porte sur la programmation de systèmes de Contrôle-Commande. Ces systèrnes sont constitués d’une boucle de controle qui acquiert l’état actuel du système par l'intermédiaire de capteurs, exécute des algorithmes de contrôle à partir de ces données et calcule en réaction les commandes à appliquer sur les actionneurs du système dans le but de réguler son état et d'accomplir une mission donnée. Les logiciels de commandes de vol d’un aéronef sont des exemples typiques de systèmes de Contrôle-Commande ayant pour objectif de contrôler la position, la vitesse et l’attitude de l'aéronef durant le vol. Les systèmes considérés sont critiques, dans le sens où leur mauvais fonctionnement peut avoir des conséquences catastrophiques. Leur implantation doit donc être déterministe, non seulement sur le plan fonctionnel (produire les bonnes sorties en réponse aux entrées) mais aussi sur le plan temporel (produire les données aux bonnes dates). Nous avons défini un langage formel et son compilateur permettant de programmer de tels systemes. Le langage se situe à un niveau d’abstractron élevé et se présente comme un langage d'architecture logicielle temps réel. Il permet de spécifier avec une sémantique synchrone l'assemblage des composants fonctionnels d’un système multi-rythme. Un programme consiste en un ensemble d'opérations importées, implantées à l'extérieur du programme, reliées par des dépendances de données. Le langage permet de spécifier de multiples contraintes de périodicité ou d’échéance sur les opérations. Il définit de plus un ensemble réduit d’opérateurs de transition de rythme permettant de décrire de manière précise et non ambiguë des schémas de communication entre opérations de périodes différentes. La sémantique du langage est définie formellement et la correction d'un programme, c'est à dire l'assurance que sa sémantique est bien définie, est vérifiée par un ensemble d'analyses statiques. Un programme correct est compilé en un ensemble de tâches temps réel implantées sous forme de threads C communicants. Le code d’un thread est constitué du code (externe) de l'opération correspondante, complété par un protocole de communication gérant les échanges de données avec les autres threads. Le protocole, basé sur des mécanismes de copies dans des mémoires tampons, est non bloquant et déterministe. Le code généré s’exécute à l'aide d’un Systeme d’Exploitation Temps Réel classique disposant de la politique d'ordonnancement EDF. Les opérations du programme s’exécutent de manière concurrente et peuvent donc être préemptées en cours d’éxecution en faveur d’une opération plus urgente. Le protocole de communication proposé permet d’assurer que, malgré les préemptions, l'exécution du programme généré est prédictible et correspond exactement à la sémantique formelle du programme d'origine.

  • Titre traduit

    A synchronous language for critical embedded systems with multiple real-time constraints


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Informations

  • Détails : 1 vol. (LXII-166 p. ou f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 155-161

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009/9 FOR
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