Nuevas técnicas de inyección de fallos en sistemas embebidos mediante el uso de modelos virtuales descritos en el nivel de transacción
- Autores: Antonio da Silva Fariña
- Directores de la Tesis: Sebastián Sánchez Prieto (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Daniel Meziat Luna (presid.), Óscar Rodríguez Polo (secret.), Ana Belén García Hernando (voc.), Antonio Óscar Garnica Alcazar (voc.), Juan Antonio Maestro (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
Mejor software y más rápido. Este es el desafío que se deriva de la necesidad de construir sistemas cada vez más inteligentes. En cualquier diseño embebido actual, el software es un componente fundamental que dota al sistema de una alta capacidad de configuración, gran número de funcionalidades y elasticidad en el comportamiento del sistema en situaciones excepcionales. Si además el desarrollo del conjunto hardware/software integrado en un System on Chip (SoC), forma parte de un sistema de control crítico donde se deben tener en cuenta requisitos de tolerancia a fallos, la verificación exhaustiva de los mismos consume un porcentaje cada vez más importante de los recursos totales dedicados al desarrollo y puesta en funcionamiento del sistema. En este contexto, el uso de metodologías clásicas de codiseño y coverificación es completamente ineficiente, siendo necesario el uso de nuevas tecnologías y herramientas para el desarrollo y verificación tempranos del software embebido. Entre ellas se puede incluir la propuesta en este trabajo de tesis, la cual aborda el problema mediante el uso de modelos ejecutables del hardware definidos en el nivel de transacción. Debido a los estrictos requisitos de robustez que imperan en el desarrollo de software espacial, es necesario llevar a cabo tareas de verificación en etapas muy tempranas del desarrollo para asegurar que los mecanismos de tolerancia a fallos, avanzados en la especificación del sistema, funcionan adecuadamente. De forma general, es deseable que estas tareas se realicen en paralelo con el desarrollo hardware, anticipando problemas o errores existentes en la especificación del sistema. Además, la verificación completa de los mecanismos de excepción implementados en el software, puede ser imposible de realizar en hardware real ya que los escenarios de fallo deben ser artificial y sistemáticamente generados mediante técnicas de inyección de fallos que permitan realizar campañas de inyección controlables, observables y reproducibles. En esta tesis se describe la investigación, desarrollo y uso de una plataforma virtual denominada "Leon2ViP", con capacidad de inyección de fallos y basada en interfaces SystemC/TLM2 para el desarrollo temprano y verificación de software embebido en el marco del proyecto Solar Orbiter. De esta forma ha sido posible ejecutar y probar exactamente el mismo código binario a ejecutar en el hardware real, pero en un entorno más controlable y determinista. Ello permite la realización de campañas de inyección de fallos muy focalizadas que no serían posible de otra manera. El uso de "\Leon2ViP" ha significado una mejora significante, en términos de coste y tiempo, en el desarrollo y verificación del software de arranque de la unidad de control del instrumento (ICU) del detector de partículas energéticas (EPD) embarcado en Solar Orbiter.
- English
Better software, faster. This is the challenge that stems from the need to build increasingly smarter systems. In any current embedded design, the software is a key component that provides the system with a high configuration capacity, large number of features and resilience of the system behavior in exceptional situations. If addition, if the hardware/software suite under development is part of a critical system integrated in a System on Chip (SoC), where fault tolerant requirements must be taken into account, a comprehensive verification of those requirements consumes an increasingly large percentage of resources. In this context, the use of traditional codesign and coverification methods are completely inefficient, requiring the use of new technologies and tools for the early development and verification of embedded software. These include the proposal made in this thesis that proposes the use of executable models of the hardware defined at transaction level. Because of the tough robustness requirements that prevail in space software development, it is imperative to carry out verification tasks in very early development stages to ensure that the implemented exception mechanisms, identified in the specification of the system, work properly. In general, these tasks should be are carried out in parallel with the hardware development, anticipating problems or mistakes in the existing system specification. In addition, complete verification mechanisms implemented in the software exception may not be possible in real hardware real since the faulty scenarios must be artificial and systematically generated using fault injection techniques that allow controllable, observable and reproducible fault injection campaigns. This thesis describes the research, development and use of a virtual platform called “Leon2ViP”, with fault injection capabilities and based on SystemC/TLM2 interfaces for the early development and testing of embedded software within the Solar Orbiter project. This way it is posible to run the exact same target binary software as runs on the physical system in a more controlled and deterministic environment. This enables unmanned and tightly focused fault injection campaigns, not possible otherwise. The use of “Leon2ViP” has meant a signicant improvement, in both time and cost, in the development and verification processes of the Instrument Control Unit boot software on board Solar Orbiter’s Energetic Particle Detector.
- español
