This thesis was submitted to the faculty of Innovation, Design and Technology, IDT, at Mälardalen university in Västerås, Sweden as a partial fulfillment of the requirements to obtain the M.Sc. in computer science, specializing in embedded systems. The work presented was carried out in the months January to June in 2014 partially in Volvo Construction Equipment, Volvo CE, Eskilstuna, and partially at Mälardalen university in Västerås. Federated Resilient Embedded Systems Technology for AUTOSAR, FRESTA, is a collaborative project between Volvo and the Swedish Institute of Computer Science, SICS, that aims to make it possible to add third party applications to vehicle’s computer systems without compromising system security and robustness. The mechanism is developed by SICS for AUTOSAR, AUTomotive Open System ARchitecture, an open standardized automotive software architecture for vehicles. The following report documents the efforts to study and port the FRESTA mechanism to the Volvo CE platform, and develop a Java application to test the porting. The investigation will aspire to determine if it is feasible to introduce Java based third party applications to resource constrained embedded systems, without causing a deterioration in the predictability and security of the system. / Avhandlingen lades fram för fakulteten för innovation, design och teknik, IDT, vid Mälardalens högskola i Västerås som en del av kraven för att erhålla M.Sc. i datavetenskap med inriktning mot inbyggda system. Arbetet genomfördes under månaderna januari till juni 2014 delvis i Volvo Construction Equipment, Volvo CE, Eskilstuna, och delvis vid Mälardalens högskola i Västerås. Federated Resilient Embedded Systems Technology for AUTOSAR, FRESTA, är ett samarbetsprojekt mellan Volvo och Svenska Institutet för datavetenskap, SICS, som syftar till att göra det möjligt att lägga tredjepartsapplikationer till fordonets datorsystem utan att äventyra systemets säkerhet och robusthet. Mekanismen är utvecklat av SICS för AUTOSAR, Automotive Open System Architecture, en öppen standardiserad fordons programvaruarkitektur för fordon. Följande rapport dokumenterar arbetet med att studera Fresta mekanismen till Volvo CE-plattformen, och utveckla ett Java-program för att testa portning. Undersökningen kommer att sträva efter att avgöra om det är genomförbart att införa en Java-baserad tredje part för att resursbegränsa inbyggda system, utan att orsaka en försämring av förutsägbarhet och säkerhet i systemet.

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Non-functional requirements such as Security and Dependability (S&D) become more and more important as well as more and more difficult to achieve, particularly in embedded systems development. Such systems come with a large number of common characteristics, including real-time and temperature constraints, security and dependability as well as efficiency requirements. In particular, the development of Resource Constrained Embedded Systems (RCES) has to address constraints regarding memory, computational processing power and/or energy consumption. In this work, we propose a modeling environment which associates model-driven paradigm and a model-based repository, to support the design and the packaging of S&D patterns, resource models and their property models. The approach is based on a set of modeling languages coupled with a model-repository, search and instantiation engines towards specific development environments. These modeling languages allow to specify patterns, resources and a set of property models. These property models will allow to govern the use of patterns and their analysis for reuse. In addition, we propose a specification and generation process of repositories. As part of the assistance for the development of S&D applications, we have implemented a suite of tool-chain based on the Eclipse platform to support the different activities around the repository, including the analysis activities. The proposed solutions were evaluated in the TERESA project through a case study from the railway domain.

La complexité croissante du matériel et du logiciel dans le développement des applications pour les systèmes embarqués induit de nouveaux besoins et de nouvelles contraintes en termes de fonctionnalités, de capacité de stockage, de calcul et de consommation d'énergie. Cela entraîne des difficultés accrues pour les concepteurs alors que les contraintes commerciales liées aux développement et à la production de ces systèmes demeurent impondérables. Un autre défi qui s'ajoute à cette complexité est le développement des applications avec de fortes exigences de sécurité et de fiabilité (S&D) pour des systèmes embarqués contraints en ressources (RCES). De ce fait, nous recommandons d'aborder cette complexité via la réutilisation d'un ensemble d'artefacts de modélisation dédiés. Le "patron" constitue l'artefact de base pour représenter des solutions S&D, à spécifier par les experts de ces aspects et à réutiliser par les ingénieurs pour résoudre les problèmes de l'ingénierie système/logicielle du domaine confrontée à ces aspects. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une approche d'ingénierie à base de modèles pour la spécification, le packaging et la réutilisation de ces artefacts pour modéliser et analyser ces systèmes. Le fondement de notre approche est un ensemble de langages de modélisation et des règles de transformation couplés à un référentiel orienté modèles et de moteurs de recherche et d'instantiation. Ces langages de modélisation permettent de spécifier les patrons, les systèmes de patrons et un ensemble de modèles de propriétés et de ressources. Ces modèles permettent de gouverner l'utilisation des patrons, leur organisation et leur analyse pour d'éventuel réutilisation. Pour les transformations, nous avons conçu un ensemble de règles pour l'analyse de la satisfiabilité des architectures logicielles à base de patrons S&D pour des plateformes matérielles à base de modèles de ressources. Pour le développement du référentiel, nous proposons un processus de spécification et de génération basé sur les langages de modélisation décrits au préalable. Les moteurs permettent de retrouver pour ensuite instantier ces artefacts vers des environnements de développement spécifiques.Dans le cadre de l'assistance pour le développement des applications S&D pour les RCES, nous avons implémenté une suite d'outils, basés sur Eclipse EMF/QVTO, pour supporter la spécification de ces artefacts et l'analyse des applications S&D autour d'un référentiel. Afin de faciliter l'utilisation de l'approche proposée, nous préconisons un ensemble de méthodes pour favoriser l'utilisation de cette suite d'outils tout au long du processus de développement. En outre, nous avons abordé la construction par génération automatique de référentiels orientés modèles, basée sur Eclipse EMF/QVTO et la plateforme Eclispe CDO, accompagné d'un ensemble d'outils pour le peuplement, l'accès et la gestion de ce référentiel. Les problèmes étudiés dans ce travail ont été identifiés dans le contexte du projet européen FP7 TERESA. Les solutions proposées ont ainsi été démontrées et évaluées dans le cadre de ce projet à travers un cas d'étude d'une application de contrôle, exhibant des exigences de fiabilité et de sécurité, pour les systèmes ferroviaires. / Non-functional requirements such as Security and Dependability (S&D) become more and more important as well as more and more difficult to achieve, particularly in embedded systems development. Such systems come with a large number of common characteristics, including real-time and temperature constraints, security and dependability as well as efficiency requirements. In particular, the development of Resource Constrained Embedded Systems (RCES) has to address constraints regarding memory, computational processing power and/or energy consumption. In this work, we propose a modeling environment which associates model-driven paradigm and a model-based repository, to support the design and the packaging of S&D patterns, resource models and their property models. The approach is based on a set of modeling languages coupled with a model-repository, search and instantiation engines towards specific development environments. These modeling languages allow to specify patterns, resources and a set of property models. These property models will allow to govern the use of patterns and their analysis for reuse. In addition, we propose a specification and generation process of repositories. As part of the assistance for the development of S&D applications, we have implemented a suite of tool-chain based on the Eclipse platform to support the different activities around the repository, including the analysis activities. The proposed solutions were evaluated in the TERESA project through a case study from the railway domain.