Modélisation et développement formel de circuits électroniques

Modelling and formal development of electronic circuits

• Auteur / Autrice : Yann Zimmermann
• Direction : Dominique Cansell
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits électroniques

B (méthode formelle)

Résumé

Les systèmes électroniques sont de plus en plus complexes et les exigences de fiabilité vis-à-vis de ces systèmes sont de plus en plus importantes. Le défi est de continuer à développer des systèmes de plus en plus complexes tout en assurant la correction de ceux-ci. Les méthodes de correction par le test sont aujourd’hui dépassées par la complexité des systèmes. Nous proposons dans cette thèse d’utiliser la preuve et le raffinement pour assurer la correction d’un système. La correction par la preuve à l’avantage de ne pas être limitée par la complexité du système. Nous proposons d’utiliser la méthode B et son concept de raffinement pour simplifier le processus modélisation et de preuve. A chaque étape du raffinement, des obligations de preuves sont générées par les outils supports pour assurer que le modèle plus concret est bien correct vis-à-vis du modèle abstrait. Cette méthode assure que l’implantation finalement obtenue est correcte vis-à-vis du premier modèle abstrait qui constitue la spécification. Nous avons commencé par une étude de cas réaliste choisie par un industriel (Volvo) consistant à modéliser un contrôleur d’accès à un bus série. Cette étude de cas nous a permis de dégager des règles de modélisation pour le développement de circuits électroniques par la méthode B. Cela nous a conduits à définir le langage BHDL correspondant au niveau synthétisable de B et des traducteurs de BHDL vers VHDL et SystemC ont été développés. Une étude théorique du langage BHDL a été faite en définissant deux sémantiques de ce langage et en prouvant la correction de la traduction de BHDL vers VHDL. Des travaux ont également été faits pour traduire BHDL vers ACL2.

Electronics systems become more and more complex and reliability requirements are more and more important. The challenge is to continue to develop more and more complex systems while ensuring correction of systems. Test-based methods are now overtaken by complexity of systems. We suggest using proof and refinement to ensure correction of systems. Proof-based methods are not limited by the complexity of systems. We suggest using the B method and its concept of refinement to simplify the process of modelling and proving. At each refinement step, proof obligations are automatically generated by tools to ensure that the concrete model is correct with respect to the abstract model. This method ensures that the final implementation is correct with respect to the initial abstract model which is the specification. We started by a realistic case study chosen by an industrialist (Volvo) consisting in modelling an access controller for a serial bus. This case study leaded us to define some modelling rules to develop electronic circuits using the B method. We have defined the BHDL language which is the synthesisable level of B and we have implemented translators from BHDL towards VHDL and SystemC. A theoretic study of BHDL has been done defining two semantics for this language and proving the correction for the translation from BDHL to VHDL. Some work has also been done to translate BHDL to ACL2.