A indústria automotiva vem mudando seu perfil drasticamente na última década, tornando-se mais intensiva em sistemas computacionais, e consequentemente em software, do que em sistemas mecânicos. A maioria das funcionalidades dos veículos modernos é controlada por software distribuído, dentro de muitas Unidades de Controle Eletrônicas (ECUs) interconectadas, de modo que o veículo pode ser considerado como um conjunto de sistemas complexos. Como resultado da integração, os testes para as funções de software distribuído se tornaram um grande desafio. Muitas estratégias têm sido propostas para organizar o multinível de teste de software em sistemas embarcados automotivos, a fim de reduzir custos e melhorar sua eficácia e robustez. Esta investigação pretende estender este conceito de teste de software multinível baseado no modelo em V, projetando uma metodologia sistemática que mapeie cada função dentro do sistema embarcado do veículo, sem a existência de uma especificação detalhada de cada componente e possibilitando a definição de uma estratégia e um planejamento de teste de software antecipadamente. Esta metodologia foi totalmente desenvolvida incorporando as características da aplicação automotiva, incluindo os requisitos de segurança funcional ISO 26262. Desta forma e dentro de rigorosas condições de segurança, a nova metodologia melhora a eficiência dos processos de desenvolvimento de sistemas embarcados, possibilitando a antecipação do planejamento de teste de software. Sendo este, baseado em um mapeamento e codificação da função e das atividades de teste proposto nesta tese, que funciona também como base para futuros desenvolvimento de soluções de rastreabilidade do sistema embarcado. / The automotive industry has been changing its profile drastically in the last decade, becoming more intensive in computer systems, and consequently in software, than in mechanical systems. Most of the functionality of modern vehicles is controlled by distributed software, within many interconnected Electronic Control Units (ECUs), so that the vehicle can be considered as a set of complex systems. As a result of integration, testing for distributed software functions has become a major challenge. Many strategies have been proposed to organize the multilevel software testing in embedded automotive systems in order to reduce costs and improve their effectiveness and robustness. This research intends to extend this concept of multilevel software testing based on the V development model, designing a systematic methodology that maps each function within the embedded system of the vehicle, without the existence of a detailed specification of each component, allowing the definition of a strategy and software testing planning in advance. This methodology was fully developed incorporating the characteristics of the automotive application, including the ISO 26262 functional safety requirements. In this way, the new methodology improves the efficiency of the embedded systems development processes, within strict security conditions, allowing the anticipation of the planning based on a mapping and encoding of the function and test activities proposed in this thesis, which also serves as a basis for future development of embedded system traceability solutions.

Essa dissertação apresenta a implementação de um algoritmo genético paralelo utilizando o modelo de granularidade grossa, também conhecido como modelo das ilhas, para sistemas embutidos multiprocessados. Os sistemas embutidos multiprocessados estão tornando-se cada vez mais complexos, pressionados pela demanda por maior poder computacional requerido pelas aplicações, principalmente de multimídia, Internet e comunicações sem fio, que são executadas nesses sistemas. Algumas das referidas aplicações estão começando a utilizar algoritmos genéticos, que podem ser beneficiados pelas vantagens proporcionadas pelo processamento paralelo disponível em sistemas embutidos multiprocessados. No algoritmo genético paralelo do modelo das ilhas, cada processador do sistema embutido é responsável pela evolução de uma população de forma independente dos demais. A fim de acelerar o processo evolutivo, o operador de migração é executado em intervalos definidos para realizar a migração dos melhores indivíduos entre as ilhas. Diferentes topologias lógicas, tais como anel, vizinhança e broadcast, são analisadas na fase de migração de indivíduos. Resultados experimentais são gerados para a otimização de três funções encontradas na literatura. / This dissertation presents an implementation of a parallel genetic algorithm using the coarse grained model, also known as the islands model, targeted to MPSoCs systems. MPSoC systems are becoming more and more complex, due to the greater computational power demanded by applications, mainly those that deal with multimedia, Internet and wireless communications, which are executed within these systems. Some of these applications are starting to use genetic algorithms, that can benefit from the parallel processing offered by MPSoC. In the island model for parallel genetic algorithm, each processor is responsible for evolving the corresponding population independently from the others. Aiming at accelerating the evolutionary process, the migration operator is executed periodically in order to migrate the best individuals among islands. Different logic topologies, such as ring, neighborhood and broadcast, are analyzed during the migration step. Experimental results are generated for the optimization of three functions found in the literature.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232784.pdf: 1097107 bytes, checksum: f4dac9ab787f0e280f49e381a3362dac (MD5) / Tecnologias para integração de sistemas, como Web Services, vêm sendo empregadas com sucesso para integração de softwares empresariais, permitindo a interação entre sistemas utilizados em diferentes organizações. Web Services têm se mostrado uma arquitetura eficiente para a interconexão de sistemas através da rede. Sistemas Embutidos estão cada vez mais integrados à Internet através da interconexão destes dispositivos em redes TCP/IP. E a integração de aplicações provenientes dos Sistemas Embutidos a outros sistemas vem se mostrando, do mesmo modo, cada vez mais necessária. Este trabalho busca propor e apresentar uma arquitetura baseada em Web Services com diferenciação de serviços para integração de Sistemas Embutidos a outros sistemas. Portanto, realizamos uma definição de uma política de escalonamento com diferenciação entre os serviços e analisamos a adequação da arquitetura de Web Services e da infra-estrutura desenvolvida neste trabalho para a integração de aplicações desenvolvidas sobre sistemas embutidos. A implantação desta arquitetura foi alcançada através do estudo, da modelagem e desenvolvimento do suporte para execução de web services projetados com o toolkit gSOAP tendo como ambiente o sistema embutido SHIP, identificando as limitações para sua integração com outros dispositivos. Ao longo deste trabalho, realizamos mudanças no firmware deste dispositivo com o intuito de permitir a sua integração através do uso de Web Services, e também criamos uma extensão ao toolkit gSOAP para que este oferecesse suporte a diferenciação de serviços. Através da implementação dos serviços usados como testes, conseguimos demonstrar que podemos disponibilizar uma plataforma para o desenvolvimento de Web Services em sistemas embutidos, tanto em relação ao desempenho, quanto ao classificador de serviços proposto, sendo viável para um conjunto significativo de aplicações com restrições temporais do tipo melhor-esforço e de tempo real brando (soft). System integration technologies, such as Web Services, have been employed successfully for the integration of business software, allowing the interaction between systems hosted by different companies. Web Services has shown an efficient architecture for the interconnection of systems through the net. Embedded Systems are more integrated to the Internet through the interconnection of these devices in TCP/IP nets. And the integration of applications proceeding from the Embedded Systems to other systems, in a similar way, becomes more necessary. This work seeks to propose and to present an architecture based on Web Services with services differentiation for Embedded Systems integration to other systems. Therefore, we made a scheduling politics definition with differentiation between the services and analyze the adequacy of the Web Services architecture and the infrastructure developed in this work for the integration of applications developed on Embedded systems. The implantation of this architecture was reached through the study, modeling and development of a web services execution support projected with the gSOAP toolkit having as embedded system environment the SHIP board, identifying the limitations for its integration with other devices. Along these work, we made changes in the firmware of these device in order to allow their integration through the use of Web Services, and also we create an gSOAP#s toolkit extension to provide services differentiation support. Through the services implementation used as tests, we demonstrate that we can provide a platform for the development of Web Services in Embedded Systems, achieving performance and classifying services, being viable for a significant set of applications with time constraints such as best-effort and soft real-time.

Essa dissertação apresenta a implementação de um algoritmo genético paralelo utilizando o modelo de granularidade grossa, também conhecido como modelo das ilhas, para sistemas embutidos multiprocessados. Os sistemas embutidos multiprocessados estão tornando-se cada vez mais complexos, pressionados pela demanda por maior poder computacional requerido pelas aplicações, principalmente de multimídia, Internet e comunicações sem fio, que são executadas nesses sistemas. Algumas das referidas aplicações estão começando a utilizar algoritmos genéticos, que podem ser beneficiados pelas vantagens proporcionadas pelo processamento paralelo disponível em sistemas embutidos multiprocessados. No algoritmo genético paralelo do modelo das ilhas, cada processador do sistema embutido é responsável pela evolução de uma população de forma independente dos demais. A fim de acelerar o processo evolutivo, o operador de migração é executado em intervalos definidos para realizar a migração dos melhores indivíduos entre as ilhas. Diferentes topologias lógicas, tais como anel, vizinhança e broadcast, são analisadas na fase de migração de indivíduos. Resultados experimentais são gerados para a otimização de três funções encontradas na literatura. / This dissertation presents an implementation of a parallel genetic algorithm using the coarse grained model, also known as the islands model, targeted to MPSoCs systems. MPSoC systems are becoming more and more complex, due to the greater computational power demanded by applications, mainly those that deal with multimedia, Internet and wireless communications, which are executed within these systems. Some of these applications are starting to use genetic algorithms, that can benefit from the parallel processing offered by MPSoC. In the island model for parallel genetic algorithm, each processor is responsible for evolving the corresponding population independently from the others. Aiming at accelerating the evolutionary process, the migration operator is executed periodically in order to migrate the best individuals among islands. Different logic topologies, such as ring, neighborhood and broadcast, are analyzed during the migration step. Experimental results are generated for the optimization of three functions found in the literature.

Orientador: Prof. Dr. Jorge Tomioka / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Atualmente os carros são dotados de complexas redes e protocolos de comunicações, destacam-se como os mais empregados em sistemas embarcados automotivos os protocolos CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), MOST (Media Oriented Systems Transport) e FlexRay. Outros componentes como sensores, atuadores, unidade central eletrônica e um sofisticado software embarcado, complementam os sistemas automotivos. Estes sistemas são oriundos de uma rigorosa legislação ambiental que fora imposta nos meados de 1980 nos EUA (Estados Unidos da América) e para atender tal legislação, foram desenvolvidos sistemas de diagnósticos a bordo em veículos, com a principal finalidade de controlar os níveis de emissões de gases. Com o decorrer do tempo e o advento da microeletrônica, cada vez mais os componentes eletrônicos foram absorvidos nos projetos dos veículos, a fim de se atender os novos requisitos de mercado, referentes à eficiência energética, segurança, conforto e conveniência dos ocupantes. Conectividade é uma das tecnologias que vem sendo incorporadas aos veículos mais recentes, destacando-se como as mais utilizadas: GPS (Global Positioning System), USB (Universal Serial Bus), Bluetooth, Wi-Fi (Wireless Fidelity) e acesso à Internet via redes de telefones celulares. Não obstante, apresentam estratégias de segurança computacionais relativamente sensíveis, com diversos tipos de vulnerabilidades, que podem abrir lacunas para intrusos mal intencionados, que por sua vez, podem alterar e apoderar-se dos dados dos veículos. Este trabalho se propõe a fazer uma análise preliminar das vulnerabilidades já catalogadas nos sistemas embarcados automotivos, em que a intrusão se manifesta essencialmente através da porta de diagnósticos a bordo, OBD II (On Board Diagnostics II), presente em todos os veículos comercializados no mercado nacional e internacional. / Currently the cars are equipped with complex networks and communication protocols. CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), MOST (Media Oriented Systems Transport) and FlexRay protocols stand out as the most used in automotive embedded systems. Other components such as sensors, actuators, electronic central unit and sophisticated embedded software complement the automotive systems. These systems come from strict environmental legislation that was imposed in the mid-1980s in the United States of America, and in order to comply with such legislation, on-board diagnostics systems have been developed in vehicles with the main purpose of controlling emissions levels of gases. With the passage of time and the advent of microelectronics, electronic components have been increasingly absorbed in vehicle designs in order to meet the new market requirements regarding energy efficiency, safety, comfort and convenience of the drivers and passengers. Connectivity is one of the technologies that has been incorporated into vehicles in the latest vehicular manufactures, such as the most used ones: GPS (Global Positioning System), USB (Universal Serial Bus), Bluetooth, Wi-Fi (Wireless Fidelity) and access to the Internet via mobile phone networks. Nevertheless, they present relatively sensitive computational security strategies with several types of vulnerabilities, which can open gaps for malicious intruders, which in turn can alter and seize vehicle data. This work proposes to make a preliminary analysis of the vulnerabilities already cataloged in the automotive embedded systems, where the intrusion is manifested mainly through the OBD II (On Board Diagnostics II) diagnostics port, present in all the vehicles commercialized in the national and international market

A geração de energia solar fotovoltaica tem crescido anualmente em utilização. Com o aumento dos custos de geração de energia elétrica, fontes renováveis de energia como essa crescem em interesse, até mesmo em aplicações residenciais de microgeração. Este trabalho apresenta o projeto, construção e ensaios de um rastreador solar autônomo, com controle e aquisição de dados de sensoriamento baseado em sistemas embarcados totalmente projetados e produzidos no país, com o objetivo de se aumentar o ganho de energia elétrica gerada a partir de painéis solares de mercado. O projeto do firmware de controle e os algoritmos utilizados foram adaptados continuamente até se atingir os melhores resultados. Foi utilizado um painel solar comum de mercado para realizar os testes, e as placas de circuito impresso projetadas foram confeccionadas localmente. A tomada de dados em diferentes ensaios mostrou que o rastreamento solar de fato aumentou o ganho de energia elétrica com um painel solar comum de mercado, mesmo com alguns problemas a serem corrigidos em uma próxima pesquisa. Assim, a pesquisa realizada confirmou o ganho de energia elétrica para o painel solar escolhido. / Photovoltaic solar generators have grown annually in use. With the increase in electricity generation costs, renewable sources of energy like that grow in interest, even in residential microgeneration applications. This work presents the design, construction and testing of a standalone solar tracker, with control and acquisition of sensors data based on embedded systems totally designed and produced in the country, aiming to increase the power generated from retail solar panels. The firmware design and used algorithms have been continuously adapted to achieve the best results. It was used a standard solar panel to perform the tests, and the designed printed circuit boards were manufactured locally. The data taken in different tests showed that the solar tracking actually increased the power generated with a standard solar panel, even with some problems in the design that have to be corrected in a future implementation. So the project was validated and can be used, including microgeneration in ordinary houses.

As conseqüências e repercussões do recente blecaute de grande escala ocorrido no Brasil em 2009, que afetou as regiões Sudeste, Sul, Centro-Oeste e Nordeste além do Paraguai todo; assim como aqueles que afetaram a região do Norte e Nordeste dos Estados Unidos (2003) e toda Itália, também em 2003, mostraram mais uma vez que na atualidade a sociedade tem uma dependência quase total da energia elétrica. Em todos os casos, a falta de energia elétrica atingiu de forma significativa vários setores da economia, ao passo que sistemas de transporte elétrico, indústrias e hospitais sem sistemas de geração emergencial, instituições acadêmicas, iluminação pública e residencial e, inclusive, sistemas de comunicação, ficaram praticamente inoperantes. Após esses eventos, houve uma busca por algumas alternativas que ofereçam maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica ou, pelo menos, alternativas que ajudem a minimizar o seu impacto. O estabelecimento de sistemas baseados em micro-redes elétricas mostrou-se como uma alternativa que poderia ser utilizada para tal finalidade, de tal forma que não apenas cargas críticas, mas também boa parte das atividades mencionadas poderia continuar operando durante períodos de contingência. Por outro lado, o conceito das micro-redes elétricas tem ganho recentemente maior atenção em virtude da crescente penetração de fontes de geração distribuída e dos incentivos providos pelos governos para promover a geração de energia através de fontes renováveis como por exemplo a energia eólica, solar, biomassa, hidrelétrica, e outras. Nos mais diversos países do mundo, atualmente, populações assentadas em regiões remotas utilizam esquemas baseados em micro-redes elétricas para o suprimento de energia elétrica. Assim, neste trabalho serão apresentados os resultados referentes ao estudo da tecnologia das micro-redes elétricas, especificamente o seu desempenho diante de condições operativas como o modo de operação ilhado e o modo conectado com a rede elétrica. Particularmente, a transição para o modo de operação ilhado demandou um estudo, através das simulações, mais dedicado. No que se refere à negociação da energia entre a micro-rede e a rede principal, quando da disponibilidade de energia excedente nos períodos de carga reduzida na micro-rede, será apresentada uma análise crítica dos possíveis métodos de tarifação, os quais até agora são apenas utilizados na forma de incentivos governamentais. Será também apresentada uma análise referente à viabilidade econômica de micro-redes, já que para que estas tenham atratividade econômica, os custos de aquisição de equipamentos e operação devem também ser competitivos. / After the occurrence of some major blackouts like the one that affected the Northern and Northeastern part of the United States in 2003, the one that affected the Southeast, Midwest and Northeastern part of Brazil including Paraguay, in 2009; and the blackout that affected the whole Italy in 2003, to mention a few a few of them, there was a rush for seeking some alternatives to deal with such events or at least find out feasible solutions that can contribute to diminish their impact. The lack of electric power, for whatever reason it was, unveiled one common fact, our modern society is so dependent on electricity that during the blackouts areas like the electrical transport system, financing activity, academic institutions, industries, health centers with no emergency or standby generation, public and residential lighting and even some communication systems failed to operate. The establishment of microgrid systems proved to be an alternative that could be used for this purpose; thus, not only critical loads, but also some of the activities mentioned earlier on could continue their operation during such emergency periods. In addition, the concept of micro-grid systems has recently gained particular attention due to the increasing penetration of distributed generation and also due to the incentives provided by the governments to promote the generation of electricity from renewable sources such as wind power, solar, biomass, small hydroelectric schemes, etc. At present, countless settlements located in remote areas worldwide use microgrid systems to generate and distribute electricity. In this work, the results related to the microgrid technology, specifically its performance towards system conditions such as the islanding mode and grid connected mode of operation will be presented. Particularly, the transition to the islanded mode of operation demanded a more dedicated study during the simulations performed. As for the energy trading between the microgrid and the utility, which can occur when the microgrid generators are lightly loaded, it will be presented a critical analysis about the possible tariff methods to be applied. Such tariffs are so far only applied in the form of government subsidies to promote the use of renewable energy sources. Additionally, an analysis of a microgrid economic feasibility to show how competitive or complimentary this technology is with the utility will be presented herein.

A introdução de software em sistemas de aplicações críticas traz consigo questões relacionadas à segurança (safety) que, durante muito tempo recaíram predominantemente sobre o desenvolvimento do hardware que compunha tais sistemas. Atualmente, padrões relacionados à segurança de software avaliam qualitativamente o impacto do seu uso sobre sistemas suscetíveis a falhas de natureza randômica. A pesquisa aqui desenvolvida visa, em complemento a outras investigações já realizadas, avaliar quantitativamente diversas técnicas de programação defensiva em função de sua representatividade no quesito segurança de sistemas de aplicação crítica tolerantes a erros. Como objetivo essencial, buscou-se avaliar o comportamento adquirido por um sistema tolerante a erros quando submetido a um processo de injeção de falhas por software. A tolerância a erros do sistema de aplicação crítica em estudo é alcançada, através de técnicas de programação defensiva aplicadas ao software original. Foram aplicadas diversas técnicas de programação defensiva e diversas combinações entre elas, de modo que foi possível avaliar quantitativamente e identificar possíveis padrões de níveis de segurança adquiridos em cada caso. / The introduction of software systems for critical applications raises safety issues that have long fell predominantly on the development of the hardware composing such systems. Currently, standards related to safety software qualitatively assess the impact of their use on systems sensitive to random errors. The research developed here seeks, in addition to other previous investigations, to quantitatively evaluate different techniques of defensive programming in function of their safety level in fault-tolerant safety critical systems. As a key objective, we sought to evaluate the behavior acquired by a fault-tolerant system when subjected to a software fault injection process. The fault-tolerance system, in a typical critical application under study, is achieved through the application of defensive programming techniques over the original software. Many defensive programming techniques and various combinations among them were applied, hence making it possible to quantitatively assess and identify possible patterns of safety levels acquired in each case.

A introdução de software em sistemas de aplicações críticas traz consigo questões relacionadas à segurança (safety) que, durante muito tempo recaíram predominantemente sobre o desenvolvimento do hardware que compunha tais sistemas. Atualmente, padrões relacionados à segurança de software avaliam qualitativamente o impacto do seu uso sobre sistemas suscetíveis a falhas de natureza randômica. A pesquisa aqui desenvolvida visa, em complemento a outras investigações já realizadas, avaliar quantitativamente diversas técnicas de programação defensiva em função de sua representatividade no quesito segurança de sistemas de aplicação crítica tolerantes a erros. Como objetivo essencial, buscou-se avaliar o comportamento adquirido por um sistema tolerante a erros quando submetido a um processo de injeção de falhas por software. A tolerância a erros do sistema de aplicação crítica em estudo é alcançada, através de técnicas de programação defensiva aplicadas ao software original. Foram aplicadas diversas técnicas de programação defensiva e diversas combinações entre elas, de modo que foi possível avaliar quantitativamente e identificar possíveis padrões de níveis de segurança adquiridos em cada caso. / The introduction of software systems for critical applications raises safety issues that have long fell predominantly on the development of the hardware composing such systems. Currently, standards related to safety software qualitatively assess the impact of their use on systems sensitive to random errors. The research developed here seeks, in addition to other previous investigations, to quantitatively evaluate different techniques of defensive programming in function of their safety level in fault-tolerant safety critical systems. As a key objective, we sought to evaluate the behavior acquired by a fault-tolerant system when subjected to a software fault injection process. The fault-tolerance system, in a typical critical application under study, is achieved through the application of defensive programming techniques over the original software. Many defensive programming techniques and various combinations among them were applied, hence making it possible to quantitatively assess and identify possible patterns of safety levels acquired in each case.

A geração solar fotovoltaica em painéis de silício tem se destacado como uma maneira limpa e renovável de atender à demanda por energia elétrica. Este trabalho apresenta o projeto, construção e testes de um sistema autônomo para obtenção da curva IV e caracterização de painéis fotovoltaicos comerciais instalados em campo. Após um estudo do problema de medição de painéis solares, uma especificação da Solução foi concebida. Com base na especificação, foram realizados o projeto elétrico, a construção de protótipos, a escrita do software de medição e os testes de validação em laboratório. Para validação definitiva do hardware desenvolvido, foram realizados testes em campo utilizando um painel solar comercial. Após a tomada de dados e análise dos resultados, conclui-se que o dispositivo concebido atende aos requisitos especificados e cumpre sua proposta inicial. A metodologia empregada neste trabalho pode ser utilizada para geração de outros instrumentos com finalidade similar ou idêntica. / Photovoltaic solar generators, using silicon panels, have grown popular as a clean and renewable way to supply electrical energy. This work presents the project, construction and testing of an autonomous system for IV curve tracing and characterization of commercial photovoltaic panels deployed in the field. After a study how to properly measure solar panels, a Solution was put in a form of a specification. From specifications, the following phases took place: electrical project, prototype construction, software development and lab testing. To perform final validation of the developed hardware, a field test with a commercial solar panel was performed. After collecting and analyzing data from, it was concluded that the design fulfills the required specifications and intended goals. The methodology employed in this work and be utilized to generate other measuring instruments with similar or identical function.