CCS (Communicating and Concurrent Systems) is the process algebra to specify and verify concurrent and communicating systems. This work proposes a transformation guide of the CCS equations into to the UML-RT (Unified Modeling Language for Real-Time) model and a transformation guide of the UML-RT model into a set of CCS equations. The UML-RT model is a software design language, which supports code generation and the construction of executable systems. The UML-RT is an UML extension, and it does not have a formal semantics; therefore it is not possible to verify UMLRT models. The transformation guide of UML-RT models into CCS equations allows verifying the models. We argue that the transformation of CCS models into UML-RT models allows an alternative way of correctly building systems. This work details the transformation guides from CCS equations to UML-RT models and from UML-RT models to CSS equations and it discusses the limitations and benefits.

O trabalho apresenta uma comparação entre protocolos de comunicação tolerantes a falha, TTP/C e Flexray, utilizando um simulador de tempo real, propondo modelar uma aplicação brake-by-wire tolerante a falhas que gere uma intensa troca de dados validando a comparação. O presente trabalho toma como base um modelo de um sistema de freio antitravamento (ABS - Antilock Brake System) para uma única roda, de Michaels e Quinn (1997), estendendo tal trabalho ao desenvolvimento de uma aplicação brake-by-wire, composta basicamente de 5 nós, sendo um controlador central e 4 nós locais apara as rodas do veículo. Após uma breve descrição introdutória sobre os conceitos básicos necessários para entender o projeto, a aplicação brake-by-wire será apresentada. Posteriormente serão apresentados conceitos de funcionamento da aplicação, tolerância a falha, controle de frenagem, entre outros. A modelagem e simulação do sistema foi realizada na ferramenta computacional TrueTime baseada no Matlab/Simulink, utilizando kernels de tempo real. A simulação demonstra os diferentes comportamentos da aplicação quando protocolos TTP/C e Flexray variam em largura de banda e taxa de utilização do barramento. Foi inserido um nó de interferência na rede, visando verificar o comportamento de tais protocolos com um trafego mais intenso na rede. Os resultados obtidos com a simulação de tempo real demonstram que o protocolo TTP/C apresentou um comportamento mais estável e seguro para tal aplicação considerada de tempo real crítico.

Aplicações computacionais embarcadas de tempo-real têm restrições temporais para atender a requisitos de segurança e confiabilidade. Uma das restrições temporais é o atraso de transporte. Os atrasos de transporte máximos e mínimos da informação, desde o seu recebimento até o seu consumo, constituem a cadeia de atrasos da informação. O objetivo deste trabalho é propor um método para estimativa de cadeias de atrasos de informações em modelos de aplicações computacionais embarcadas de tempo-real. Com o método proposto, pretende-se identificar a contribuição de cada componente da arquitetura nas cadeias de atrasos da aplicação, possibilitando assim um projeto de sistema mais robusto. Neste trabalho, a metodologia Model-Based Design é empregada para a construção de um modelo de aplicação computacional embarcada de tempo-real, utilizando uma biblioteca de sistemas computacionais, desenvolvida com o ambiente MATLAB/Simulink. Para verificar o método proposto, experimentos foram realizados com o modelo de um sistema de uma aeronave. As contribuições pretendidas por este trabalho são: reduzir o tempo necessário para estimar as cadeias de atrasos de informações, e antecipar a estimativa das cadeias de atrasos no ciclo de desenvolvimento do projeto.

Este trabalho descreve uma implementação que é o agregado das tecnologias TCP/IP e Ethernet a um Sistema Operacional Tempo Real, possibilitando a conectividade de aplicações com requisitos Tempo Real aos Sistemas Operacionais Convencionais existentes no mercado que dispõem dos mesmos mecanismos de comunicação. O resultado é um ambiente de programação que permite, através de aplicações específicas, se obter a extensão Tempo Real aos Sistemas Operacionais Convencionais com mecanismos como depuração simbólica remota, carga remota de aplicações e controle de aplicações em ambientes inacessíveis.

A aeronave ERJ-145, produzida pela EMBRAER, possui duas turbinas para prover empuxo. Essa disposição permite o uso somente do empuxo como um sistema de controle de emergência alternativo. A automatização desse sistema, referenciado como CVE, para Controle de Vôo por Empuxo, foi desenvolvido para auxiliar o piloto na manutenção de vôo controlado e pouso em caso de perda parcial ou total de autoridade nas superfícies primárias de controle de vôo. A verificação qualitativa do grau de controlabilidade obtido é realizada por pilotos da EMBRAER e da Força Aérea em vôos simulados realizados no "Full Flight Simulator" da EMBRAER, instalado na INFRAERO, em São José dos Campos.

Este trabalho descreve um modelo usando redes de computadores Ethernet para fazer oscilografia em tempo real de redes elétricas e também controle da qualidade da energia elétrica. No trabalho são sugeridos dois protocolos de comunicação que foram criados pelo autor para atingir os propósitos de monitoramento e controle. Também são apresentados implementações destes protocolos e também um hardware criado para testar o modelo proposto. No final são apresentados testes realizados com o modelo proposto.

A geração e processamento de imagens em computadores envolve o processamento de quantidades massivas de elementos de imagem. Devido à grande demanda do mercado de entretenimento, as unidades de processamento gráfico, ou GPUs, evoluiram muito nas últimas décadas, caracterizando-se pela operação com grandes volumes de dados e pelo paralelismo massivo, atingindo volumes de operações superiores aos das CPUs. As GPUs foram concebidas inicialmente para o processamento gráfico e renderização de imagens 3D. Contudo, recentemente, fornecedores de hardware gráfico possibilitaram que programadores desenvolvessem código de propósito geral para suas arquiteturas por meio de interfaces específicas de programação. O novo uso para essas arquiteturas tornou-se muito interessante onde quer que processamento massivo, repetitivo e paralelizável fosse necessário. Neste trabalho apresenta-se uma discussão sobre as vantagens e desvantagens derivadas do uso da tecnologia CUDA para acelerar o processamento de dados brutos de um radar de abertura sintética (SAR) operando em tempo real. Propõe-se um modo de processamento em tempo real baseado na divisão dos dados brutos em blocos, ressaltando os ganhos e custos desta abordagem. Também são propostos critérios de viabilidade para esse modo de processamento baseado no tempo de processamento dos blocos e nos dados do sensor SAR. É introduzida a tecnologia GPGPU (General Purpose computing on Graphics Processing Unit) representada pelo CUDA. Além disso, apresentam-se uma descrição do processamento SAR, o paradigma GPGPU e a tecnologia CUDA. Apresentam-se também a implementação do processador SAR Range-Doppler em CPU (single-thread) e em CUDA e o seu teste em experimentos comparando o desempenho de execução de cada implementação e a análise da viabilidade de processamento nos termos definidos neste trabalho. Os resultados experimentais demonstram um ganho considerável de desempenho utilizando-se o CUDA, apontando-o como arquitetura propícia para síntese de imagens SAR de tempo real.

Esta tese apresenta o protótipo de um sistema embarcado para veículos terrestres (automóveis, ônibus, caminhões) a partir de uma Central de Controle de Operações (CCO). Este sistema embarcado tem 3 funções básicas: 1) enviar dados de telemetria sobre o veículo (tal como a posição e velocidade do veículos obtidos de um receptor GPS, status de subsistemas do veículo, mensagens de alerta ou emergência) para a CCO, 2) enviar comandos a partir da CCO para algum subsistema do veículo (por exemplo, bloquear um veículo que saiu da rota), 3) permitir troca de mensagens de texto entre o condutor do veículo e o operador da CCO. Este protótipo tem a seguinte plataforma de hardware: 1) computador de bordo com processador Intel 386Ex; 2) uma placa de entradas e saídas digitais que atua como subsistemas do veículo; 3) um receptor GPS; 4) um palmtop que atua como interface com o condutor e 5) um modem GSM/GPRS. Para esta plataforma foram escolhidos o sistema operacional XDOS e o kernel eRTOS para suporte à programação multithreads. O compilador Borland C 4.51 foi utilizado como ferramenta de desenvolvimento. O software do sistema embarcado foi implementado baseado em threads com mecanismos de troca de mensagens e sincronização. As threads foram associadas aos componentes de hardware do sistema permitindo uma maior modularidade do sistema (facilidade para inserir ou retirar novos componentes de hardware através da inserção ou retirada de threads). O protótipo foi testado com uma versão simplificada da CCO. Os resultados demonstraram a estabilidade do software multithreads e o protótipo respondeu como esperado.

A UML (Unified Modeling Language) é uma linguagem de modelagem para especificar, construir e documentar artefatos de sistemas de software. A UML-RT, usada pela ferramenta Rational Rose RealTime (RoseRT), é uma extensão da UML que permite a modelagem de sistemas de tempo real distribuídos e guiados por evento. A UML-RT não possui semântica formal, logo não é possível realizar verificação formal do modelo. O presente trabalho propõe o mapeamento dos elementos de comunicação da UML-RT para a álgebra de processos p-calculus, a fim de prover semântica formal à UML-RT. Com objetivo de automatizar o mapeamento, foi desenvolvido um protótipo de tradutor que captura o modelo UML-RT especificado na ferramenta RoseRT e determina suas definições p-calculus. As definições p-calculus geradas utilizam a sintaxe da gramática do HAL-JACK, que é uma ferramenta integrada para verificação e análise de sistemas expressos em p-calculus, assim as definições p-calculus podem ser submetidas ao HAL-JACK para verificação formal de propriedades. Este trabalho detalha o mapeamento UML-RT para p-calculus, descreve o protótipo desenvolvido e apresenta alguns exemplos do mapeamento do modelo UML-RT para definições p-calculus.

Métodos de controle preditivo têm encontrado grande aceitação industrial, principalmente devido a sua capacidade de fazer respeitar restrições operacionais, o que reduz o número de paradas de emergências de um sistema. No entanto, suas aplicações em geral têm sido voltadas a sistemas estritamente estáveis e de dinâmica lenta. Neste trabalho, é implementada uma lei de controle preditivo no espaço de estados para um helicóptero de três graus de liberdade com duas variáveis de entrada. A dinâmica do sistema é não-linear, de 6a ordem, com amortecimento muito pequeno. Linearizando-se um modelo físico nominal em torno de um ponto de equilíbrio, obteve-se um modelo de predição marginalmente estável. A implementação em tempo real envolve a solução de um problema de Programação Quadrática a cada período de amostragem de 50ms. Os resultados experimentais são empregados para estudar o efeito de alterações nos horizontes de predição e controle, bem como para ilustrar a capacidade do controlador em fazer respeitar restrições de saída. Por fim, a lei de controle é alterada com a inclusão de um Filtro de Kalman para estimar as velocidades angulares do helicóptero e, assim, melhorar o desempenho da malha de controle.