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Room 206 (2nd floor, badged access)

16 December 2022 - 10h00
Modèle haut niveau de microcontrôleurs basé sur les dépendances pour le développement de logiciel embarqué (Phd Defense)
by Vincent Morice from STMicroelectronics



Résumé : Cette thèse s'intéresse au développement de logiciel embarqué sur microcontrôleurs. La complexité croissante de ces circuits rend le développement plus difficile, de nombreuses tâches devant désormais être pilotées par le logiciel, comme la gestion des horloges et de l'alimentation électrique des différentes parties du circuit. Les microcontrôleurs sont hautement configurables, ce qui permet une optimisation fine de la consommation d'énergie. Par ailleurs, les microcontrôleurs incluent de nombreux blocs variés dédiés à une tâche précise, et donc particulièrement efficaces pour cette tâche. L'utilisation de ces blocs permet également d'optimiser la consommation et la vitesse d'exécution. Le développement d'un logiciel correct, rapide, efficace en termes de consommation d'énergie et qui tire le meilleur parti des fonctionnalités offertes par le circuit est donc difficile.

On choisit comme cas d'étude une mini station météo composée d'un microcontrôleur STM32, de capteurs et d'actionneurs et d'une première version du logiciel associé. L'examen du système et l'ajout de nouvelles fonctionnalités montre que les outils de développement existants, bien qu'indispensables, ne permettent pas d'aboutir facilement à une version efficace du logiciel. On propose d'abord de traiter une partie du problème concernant la consommation d'énergie. Cette première approche consiste à enrichir un modèle dit transactionnel du système avec des moniteurs qui observent le comportement du logiciel exécuté en simulation. Un moniteur est dédié à la détection d'un comportement donné, gourmand en énergie, pour lequel une version plus efficace peut être implémentée avec le matériel disponible.

Cette première approche, ainsi que l'étude approfondie de certaines fonctionnalités du microcontrôleur, montrent que les dépendances entre les éléments matériels sont des informations clés pour le développement du logiciel. Ces dépendances, comme par exemple la valeur d'un registre et l'état (allumée ou éteinte) de l'horloge d'un bloc, sont difficilement visibles avec les outils existants ou la documentation.

Cette thèse présente un nouveau cadre de modélisation de microcontrôleurs, baptisé Bubble Dump, destiné à rendre explicites les dépendances entre les éléments matériels afin d'aider au développement du logiciel embarqué. Le cadre est formalisé et implémenté dans un outil qui permet la construction de modèles, l'exécution de logiciel embarqué en simulation et offre une interface utilisateur pour explorer les dépendances.




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