• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-15092009-163107
Document
Author
Full name
Fábio Henrique de Assis
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Supervisor
Committee
Maruyama, Newton (President)
Grassi Júnior, Valdir
Silva, Paulo Sérgio Muniz
Title in Portuguese
Checagem de arquiteturas de controle de veículos submarinos: uma abordagem baseada em especificações formais.
Keywords in Portuguese
Arquitetura de software (especificação)
Submersíveis não tripulados
Abstract in Portuguese
O desenvolvimento de arquiteturas de controle para veículos submarinos é uma tarefa complexa. Estas podem ser caracterizadas pelos seguintes atributos: tempo real, multitarefa, concorrência e comunicações distribuídas em rede. Neste cenário, existem múltiplos processos sendo executados em paralelo, possivelmente distribuídos, e se comunicando uns com os outros. Neste contexto, o modelo comportamental pode levar a fenômenos como deadlocks, livelocks, disputa por recursos, entre outros. A fim de se tentar minimizar os efeitos de tais dificuldades, neste trabalho será apresentado um método para checagem de modelos de arquiteturas de controle de veículos submarinos baseado em Especificações Formais. A linguagem de especificação formal escolhida foi CSP-OZ, uma combinação de CSP e Object-Z. Object-Z é uma extensão orientada a objetos da linguagem Z para a especificação de predicados, tipicamente pré e pós condições, além de invariantes de dados. CSP (Communicating Sequential Process) é uma álgebra de processos desenvolvida para descrever modelos comportamentais de processos paralelos. A checagem de modelos especificados formalmente consiste na análise das especificações para verificar se um sistema possui certas propriedades através de uma busca exaustiva em todos os estados em que este pode entrar durante sua execução. Neste contexto, é possível checar corretude, livelocks, deadlocks, etc. Além disso, pode-se relacionar duas especificações diferentes a fim de se checar relações de refinamento. Para as especificações, o verificador de modelos FDR da Formal Systems Ltd. será utilizado. A implementação é desenvolvida utilizando um perfil da linguagem Ada denominado RavenSPARK, uma junção do perfil Ravenscar (desenvolvido na Universidade de York) com a linguagem SPARK (um subconjunto da linguagem Ada desenvolvido pela Praxis, Inc.). O Ravenscar é um perfil para desenvolvimento de processos, e portanto os processos de CSP, incluindo seus canais de comunicação, podem ser facilmente criados. Por outro lado, SPARK é uma linguagem onde podem ser inseridos predicados para os dados (originalmente especificados em Object-Z) utilizando anotações da própria linguagem. A linguagem SPARK possui uma ferramenta, o Examinador, que pode checar códigos de modelos baseado nestas anotações. Em resumo, o método proposto permite tanto a checagem de modelos em CSP quanto a checagem no nível de código. Para isso, as especificações em Object-Z devem inicialmente ser convertidas em um código na linguagem SPARK juntamente com suas respectivas anotações, para que então a checagem do modelo possa ser realizada no código. O desenvolvimento de uma arquitetura de controle reativa para um ROV denominado VSOR (Veículo Submarino Operado Remotamente) é utilizado como exemplo de uso do método proposto. Toda a arquitetura de controle é codificada utilizando a linguagem Ada com o perfil RavenSPARK e embarcada em um computador do tipo PC104 com o sistema operacional de tempo real VxWorks, da Windriver, Inc.
Title in English
Model checking underwater vehicles control architectures: a formal specification based approach.
Keywords in English
Software architecture (specification)
Underwater vehicles
Abstract in English
The development of control architectures for Underwater Vehicles is a complex task. These control architectures might be chracterised by the following attributes: real-time, multitasking, concurrency, and distributed over communication networks. In this scenario, we have multiple processes running in parallel, possibly distributed, and engaging in communication between each other. In this context, the behavioural model might lead to phenomena like deadlocks, livelocks, race conditions, among others. In order to try to minimize the effects of such difficulties, in this work a method for model checking control architectures of underwater vehicles based on formal specifications is presented. The chosen formal specification language is CSP-OZ, a combination of CSP and Object-Z. Object-Z is an object-oriented extension of Z for the specification of predicates, typically, data pre, post and invariant conditions. CSP (Communicating Sequential Process) is a process algebra developed to describe behavioural models of parallel process. The model checking of formal specifications is a task of reasoning on specifications in which a system verifies certain properties by means of an exhaustive search of all possible states that a system could enter during its execution. In this context, it is possible to check about correctness, liveness, deadlock, etc. Also, one can relate two different specifications in order to check a refinement ordering. For the specifications, the model checker FDR of Formal Systems Ltd. is utilised. The implementation is developed using an ADA language profile called RavenSPARK, a union of the Ravenscar profile (developed at the University of York) and the SPARK language (a subset of the ADA language developed by Praxis, Inc.). The Ravenscar is a profile for developing processes, so CSP processes including their message channels can be easily deployed. On the other hand, SPARK is a language where one can insert data predicates (originally specified in Object-Z) using language annotations. The SPARK language has a tool, the Examiner, that can model check code based on these annotations. In summary, the proposed method allows model checking of CSP processes but does not allow any checking in the code level. On the contrary, Object-Z specifications must first be converted into a SPARK language code, together with proper annotations, and then model checking can be realised in code. The development of a real-time reactive control architecture of an ROV named VSOR (Veiculo Submarino Operado Remotamente) is used as an example of the use of the proposed method. The whole control architecture is coded using the ADA Language with the RavenSPARK profile and deployed into a PC104 cpu system running the Vxworks real-time operating system of Windriver, Inc.
 
WARNING - Viewing this document is conditioned on your acceptance of the following terms of use:
This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
Publishing Date
2009-10-08
 
WARNING: Learn what derived works are clicking here.
All rights of the thesis/dissertation are from the authors
Centro de Informática de São Carlos
Digital Library of Theses and Dissertations of USP. Copyright © 2001-2020. All rights reserved.