Analyse de diagnosticabilité d'architecture de fonctions embarquées - Application aux architectures automobiles
Résumé
An embedded system can be defined as a constrained autonomous hardware and software system, dedicated to a specific task. The failures of embedded systems are increasingly difficult to predict, understand and repair. Research works on dependability have developed verification techniques and design recommendations to control risks. In the same time, other works were undertaken to improve the reliability of these systems by upgrading the design methodologies. Diagnostic methods, in turn, have evolved to improve the tolerance of embedded systems to faults and their ability for self-diagnosis, thus, the field of analysis of " diagnosability " has emerged. Nowadays, system designers must ensure that a system is diagnosable, that the faults that may appear can be identified before building or deploying the system. Current methods of diagnosability analysis focus on what we call " functional diagnosability ", where the hardware architecture of the system is not directly considered. This thesis contributes to the analysis of the impact of the function-architecture interaction on the diagnosability of an embedded system. Our approach can be integrated into the design cycle of embedded systems; it begins by analyzing the diagnosability of discrete event systems (as presented in the literature). Our method then requires the verification of a set of properties that we defined and called the functional-architectural diagnosability properties. Property verification is done in two stages: the first step is to check the description of the architecture (described in AADL) with respect to the diagnosability requirements, and the second step is to check the interaction " function-architecture " (described in SystemC-Simulink). We developed a prototype tool suite COSITA based on co-simulation trace analysis. We compared the results of trace analysis issued from co-simulation with those issued from the system emulation (Hardware In the Loop) on an automotive physical platform in Heudiasyc laboratory. Finally, we have developed through this thesis a new methodology for analyzing the diagnosability which takes into account the constraints of the hardware architecture of the system.
Un système embarqué peut être défini comme un système électronique et informatique autonome, dédié à une tâche bien définie et soumis à des contraintes. Les défaillances des systèmes embarqués sont de plus en plus difficiles à prévoir, comprendre et réparer. Des travaux sur la sûreté de fonctionnement ont mis au point les techniques de vérification et des recommandations de conception pour maîtriser les risques. En même temps d'autres travaux ont entrepris d'améliorer la fiabilité de ces systèmes en rénovant les méthodologies de conception. Les méthodes de diagnostic, à leur tour, ont évolué afin d'améliorer la tolérance des systèmes embarqués aux pannes et leur capacité à s'auto-diagnostiquer. Ainsi, le domaine de l'analyse de la " diagnosticabilité " a vu le jour. Aujourd'hui, le concepteur d'un système doit s'assurer que celui-ci est diagnosticable, c'est-àdire que les fautes qui peuvent y apparaitre sont identifiables, avant de construire ou fabriquer le système. Les méthodes d'analyse de la diagnosticabilité se focalisent sur ce que nous appelons " la diagnosticabilité fonctionnelle " où l'architecture matérielle du système n'était pas directement considérée. Cette thèse contribue à l'analyse de l'impact de l'interaction des fonctions-architecture sur la diagnosticabilité d'un système embarqué. L'approche que nous avons conçue est intégrable dans le cycle de conception des systèmes embarqués ; elle commence par l'analyse de la diagnosticabilité des systèmes à événements discrets (telle qu'elle est présentée dans la littérature). Notre méthode, exige ensuite la vérification d'un ensemble de propriétés que nous avons définies et appelées " propriétés de la diagnosticabilité fonctionnelle-architecturale ". La vérification des propriétés s'effectue en deux étapes : la première étape est la vérification de la description de l'architecture (réalisée en AADL) et la deuxième étape est la vérification de l'interaction fonctions-architecture (réalisée en SystemC-Simulink). Pour l'analyse de l'interaction des fonctions avec l'architecture, réalisée en SystemC-Simulink, nous avons développé un prototype d'outil COSITA basé sur l'analyse des traces de la co-simulation du co-modèle. Nous avons comparé les résultats de l'analyse des traces de co-simulation avec des résultats que nous avons obtenus suite à une émulation sur une plateforme physique automobile dans le laboratoire Heudiasyc. Finalement, nous avons mis au point à travers cette thèse une méthodologie originale d'analyse de la diagnosticabilité qui prend en considération les contraintes de l'architecture matérielle du système.
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