journée veille technologique / irisa - rennes- 10/11/2000 joëlle aubry (psa peugeot citroën)...
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Journée Veille Technologique / Irisa - Rennes- 10/11/2000
Joëlle AUBRY (PSA Peugeot Citroën)[email protected]
Utilisation d'UML dans le processus de développement de
systèmes embarqués en automobile
Utilisation d'UML dans le processus de développement de
systèmes embarqués en automobile
Journée Veille Technologique / Irisa - Rennes- 10/11/2000
Contexte automobile
Définition d ’un atelier de conception de systèmes électroniques
Exemple d’utilisation d ’UML
Perspectives
Plan de la présentationPlan de la présentation
Journée Veille Technologique / Irisa - Rennes- 10/11/2000
Contexte automobile
Définition d ’un atelier de conception de systèmes électroniques
Exemple d’utilisation d ’UML
Perspectives
Plan de la présentationPlan de la présentation
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Un marché en développementUn marché en développement
Semi conducteurs dans la voiture ($)
250195
120
0
50
100
150
200
250
300
1993 1998 2000
* PRF: Prix de revient en fabrication
Electricité et Electronique automobile:
1993: 12% PRF*2005: 25% PRF
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Des fonctions diversifiéesDes fonctions diversifiées
Mobilité Sécurité Confort
Traction
Tenue de route
Direction
Contrôle moteurTransmission
SuspensionContrôle de stabilité
Direction assistée
Passive
Active
Intrusions
Système d'airbagsPrétensionneurs
FreinageAnticollision
Condamnations
Commandes
Communication
Environnement
EquipementsVéhicule
InstrumentsAudio, TéléphoneAide à la navigation
ClimatisationBruit
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Des systèmes complexesDes systèmes complexes
Systèmes intégrés - Partage d'informations - Interactions - Concurrence...
CMOT BVA
SUSP ABS/CDS
BSI
Capteurs
CapteursPasserelle
Capteurs
Actionneurs
Système informatiqueSystème physique
Mécanique
Hydraulique
Electrique
Matériels
Logiciels
Réseaux
Systèmes Multi-métiers et Multi-technologies
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Le contexte industrielLe contexte industriel• Processus constructeur / équipementier• Produit générique / Spécifique
Systemes
SystèmesSystèmes
VéhiculesVariantes
VéhiculesVariante 1
Variante 2
La diversité
Générique
Constructeur
Produit
Processus
Autoradio
BSICombinés
ABS
Airbag
BVA
ECM
SUSPSpécifique
Equipementier
• Secteur fortement concurrentiel => réduction du cycle de développement
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ConstatConstat
Travaux d’avance de phase(UML, Formel, XML,…), pour définir un atelier de conception adapté
Travaux d’avance de phase(UML, Formel, XML,…), pour définir un atelier de conception adapté
•Une électronique embarquée en forte croissance•Contexte multi-partenaires, multi-métiers•Complexité et diversité des fonctions•Besoins de réutilisation•Un cycle de développement de plus en plus court
•Une électronique embarquée en forte croissance•Contexte multi-partenaires, multi-métiers•Complexité et diversité des fonctions•Besoins de réutilisation•Un cycle de développement de plus en plus court
•Des outils et méthodes actuels ne répondant pas correctement à ces besoins
•Des outils et méthodes actuels ne répondant pas correctement à ces besoins
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Contexte automobile
Définition d’un atelier de conception de systèmes électroniques
Exemple d’utilisation d ’UML
Perspectives
Plan de la présentationPlan de la présentation
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Définition d ’un atelier de conception de systèmes électroniques
Travaux internes d’innovation
Projet européen WOODDES
Thèse Objet Temps Réel PSA / CEA
Expérimentations sur cas d'application
Démarche adoptéeDémarche adoptée
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Objectifs PSA Objectifs PSA
Fournir un atelier de génie système
• assurant la continuité entre les activités du cycle de conception de la spécification jusqu’à la génération de code
• renforçant la sûreté des systèmes
• assurant la traçabilité des exigences
• conforme aux standards du marché
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Utilisation de l’atelier dans le cycle de développement PSA Utilisation de l’atelier dans le cycle de développement PSA
Conception
Formalismecommun: UML pour temps réel
Langages formels,techniques validation,traçabilité de exigences
I & V
Métierélectronique
Réalisation
Coopérationentre outils
Renforcer la fluidité et la robustessedu processus de développement
Autres métiers
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Pourquoi UML Temps Réel? Pourquoi UML Temps Réel?
Un ensemble de notations cohérentes pour meilleure couverture du cycle en V
Les techniques objets pour faciliter la réutilisation et l’évolutivité des spécifications
Travaux de normalisation en cours à l ’OMG pour une extension temps réel à UML
Des approches UML pour le temps réel outillées
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UML: modéliser, valider, générer du code UML: modéliser, valider, générer du code
Validation par animation sur hôte
Générationautomatique decode cible
Outil UMLMatlab/Simulink
Composants
Génération auto. de code deprototypage
Validation parback- animationsur cible
Etagère
Validation exhaustive de modèles
Spécifications validées Equipementier
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Modélisation avec UML Temps RéelModélisation avec UML Temps Réel
Prise en compte des contraintes Temps Réel• Quantitatif : Échéance, Périodicité, …• Qualitatif : Séquencement, Priorité,…
Indépendance spécifications / techniques de réalisation => composants métiers
Définition et gestion de composants Couverture du cycle + aspects comportement, structurel, communication
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Passage direct des spécifications au code, sans conception temps réel
Génération de code de prototypage• Code pour plate-forme de prototypage pour valider le comportement et les fonctionnalités
Génération de code de production• Code pouvant être embarqué sur un calculateur série (respect des contraintes de taille et de performances)
Génération automatique de codeGénération automatique de code
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Validation des modèles• Analyse statique des modèles pour vérifier la cohérence des modèles• Analyse dynamique par simulation (interactive, exhaustive) pour vérifier le comportement• Gestion et intégration de modèles de composants validés
Aide à la validation de systèmes• Génération automatique de tests• Back animation sur prototypes générés automatiquement• Gestion et intégration de composants validés
ValidationValidation
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Evaluation des outils UML Temps Réel• Rhapsody d’I-Logix • ObjectGeode et Tau/UML Suite de Telelogic• Rose-RT de Rational• Artisan d ’Artisan Software
sur les points modélisation, validation, génération automatique de code de prototypage
Mise en œuvre des outils retenus sur cas d'application
Thèse Objet Temps Réel PSA / CEA
Travaux réalisésTravaux réalisés
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Modélisation• Peu de possibilités de description de contraintes TR• Approche propriétaire, en absence de standard TR
Génération automatique de code• Nécessité de saisir du code dans le langage d'implémentation dans les modèles • Pas de prise en compte des contraintes TR dans le code: nécessité d'effectuer une conception temps réel
Validation (sauf ObjectGeode)• Pb sémantique: ambigüe et dépendant du modèle d’exécution•Offre des outils très limitée
Résultats des évaluations et expérimentations (1/2)
Résultats des évaluations et expérimentations (1/2)Faiblesses majeures des outils UML TR
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Rhapsody d’I-Logix • Modélisation en conformité avec UML 1.3• Génération automatique de code de prototypage avec forte intégration de l'environnement de développement cible• Capacité de simulation sur hôte + back animation
ObjectGeode de Telelogic• Forte capacité de validation: simulation exhaustive, génération automatique de tests• Norme SDL 2000 intégrant des concepts objets + Z109 permettant le transfert UML/SDL
Résultats des évaluations et expérimentations (2/2)
Résultats des évaluations et expérimentations (2/2)Deux outils ont été retenus
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Etude des approches UML TR supportées par les outils:
• Rhapsody d’I-Logix: RT-UML• ObjectGeode et Tau/UML Suite de Telelogic: UML-SDL• Rose-RT de Rational: UML-RT• Artisan d ’Artisan Software: Artisan
sur les aspects concurrence, communication, comportement, contraintes TR
Définition d ’un profil ACCORD/UML et d ’une méthodologie pour la modélisation et le prototypage d’applications TR embarquées dans l’automobile
Thèse Objet Temps Réel PSA/CEAThèse Objet Temps Réel PSA/CEAModélisation UML exécutable pour systèmes embarqués
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Génération automatique de code de production• Mesure des performances (mémoire, temps)• Qualité du code • En parallèle, évaluation de générateurs de code adressant le code de production (Ascet d ’Etas, Scade de Telelogic,…)
A l’écoute des travaux à l’OMG autour d’UML TR
Définition d ’une méthodologie• Exploitation des résultats de la thèse Objet Temps Réel• Intégration progressive des résultats du projet WOODDES
Travaux en coursTravaux en cours
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ContexteDéveloppement des systèmes TR dans les domaines de l’automobile et des télécommunications
Missions• Définition de notations UML pour le TR permettant la validation, la vérification et la génération de code• Définition d’une méthodologie et d’un processus de développement• Techniques de vérification et validation• Plate-forme d’outils supportant les notations UML, la méthodologie, la génération de code et les techniques de vérification et validation
Projet européen WOODDES (1/2)Projet européen WOODDES (1/2)
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Partenaires: End-users Académiques Editeurs Intracom CEA/Leti I-Logix Mecel OFFIS Telelogic PSA (prime) Université d ’Uppsala
Démarrage: Janvier 2000Fin: Décembre 2002
Projet européen WOODDES (2/2)Projet européen WOODDES (2/2)
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Contexte automobile
Définition d’un atelier de conception de systèmes électroniques
Exemple d’utilisation d ’UML
Perspectives
Plan de la présentationPlan de la présentation
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ContexteMise au point de lois de commande pour contrôle moteur sur plate-forme de prototypage à connecter au véhicule
Besoins• Structure d’accueil logicielle réutilisable permettant de prototyper ces lois de commande• Atelier de conception associé garantissant:
• Réduction de l’effort de codage (utilisateur motoriste et non informaticien)• Mise au point sur la plate-forme de prototypage
• Lien avec les outils de l ’automatique
Exemple: Plate-forme de prototypage pour contrôle moteur (1/2)Exemple: Plate-forme de prototypage pour contrôle moteur (1/2)
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RéalisationComposants logiciels métier moteur: soupape, papillon, injecteur,...Génération automatique d ’une partie du code prototype (ObjectGeode, Rhapsody)Validation du modèle correspondant (ObjectGeode)Résultats Réduction du temps de développement pour le logiciel d’un nouveau prototype de contrôle moteur (1 an, 3 mois, 6 s) Pas de lien avec l ’automatique -> nécessité de coder les lois de commande en C++
Exemple: Plate-forme de prototypage pour contrôle moteur (2/2)Exemple: Plate-forme de prototypage pour contrôle moteur (2/2)
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Réalisation pour la plate-forme de prototypage contrôle moteurRéalisation pour la plate-forme de prototypage contrôle moteur
Diag. Classe
Code C++ applicatifmanuel
Code C++ pilotagegénéréautomatiquement
Génération decode cible
Validation par animation sur hôte
Back animation
A
B
.Lois Commande
Code cible multi-taches sur VxWorks (Gestion capteurs, pilotage calcul couple, pilotage actionneurs, instrumentation,…)
Diag. séquence
Diag. séquence
Diag. Classe
Etat-
Transition
Comparaison spécifié/animé
RhapsodyObjectGeode
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Solution évaluée• Génération automatique du code par RealTime Workshop (MathWorks) à partir des modèles Matlab/Simulink des lois de commande• Intégration automatique de ce code dans la structure d’accueil
Impact sur l'existant• Définition d'une nouvelle structure de modèles Matlab:
• Découpage en sous-système "intégrable" dans la structure
d'accueil objet • Evolution de la structure d'accueil logiciel:
• Définition de points d'ancrage pour les sous-systèmes Matlab
Travaux en cours: Etude de faisabilité de lien avec l’automatique (1/2)Travaux en cours: Etude de faisabilité de lien avec l’automatique (1/2)
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Travaux en cours: Etude de faisabilité de lien avec l’automatique (2/2)Travaux en cours: Etude de faisabilité de lien avec l’automatique (2/2)
Lois de commandegénérées par RealTime Workshop (code C)
A
B
.Lois Commande
Modèles continusMatlab/Simulink (Mathworks)
Diag. Classe
Etat-
Transition
Modèles UML
Structure d ’accueil logiciel(code C++)
Compilation & Link
Points d'ancrage
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Contexte automobile
Définition d’un atelier de conception de systèmes électroniques
Exemple d’utilisation d ’UML
Perspectives
Plan de la présentationPlan de la présentation
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Démarche composants
Modélisation et Validation d ’architecture électronique embarquée
Contraintes spécifiques des systèmes critiques
Intégration des résultats du projet WOODDES
Perpectives autour d ’UML à PSAPerpectives autour d ’UML à PSA