O domínio de sistema de software crítico embarcado requer atividades de Engenharia Reversa de Software especializadas para atender características típicas a esse tipo de sistema. A Engenharia Reversa de Software para sistemas de software críticos embarcados não tem focado na análise temporal de tais sistemas. Um dos desafios é a construção de um modelo para análise com detalhes suficientes para expressar as propriedades temporais que são de interesse de uma atividade de Engenharia Reversa de Software. Este trabalho propõe uma abordagem de Engenharia Reversa de Software para sistema de software crítico embarcado visando propiciar um entendimento dos aspectos temporais e segurança do software por meio de um modelo formal, a fim de prover o entendimento completo de tais aspectos. A solução é essencialmente baseada nas atividades de verificação formal de software e modelo e em uma base de conhecimento para armazenar os resultados dessas atividades. Os resultados da aplicação da abordagem em um software aeroespacial sugerem que a abordagem é viável de ser executada e correta ao atingir seu objetivo principal, que é aumentar a compreensão geral do sistema tanto para manutenção, evolução bem como para desenvolvimento de software novo.

A utilização de processadores modernos no segmento espacial possibilitou o aumento de desempenho dos sistemas embarcados críticos, tornando a operação através de um Sistema Operacional de Tempo Real - SOTR inevitável. Entretanto, os efeitos que as características do núcleo do SOTR tem na aplicação devem ser considerados. Assim, o principal requisito de uma aplicação espacial baseada em um SOTR, segundo a norma "ECSS-E-ST-40C: Software", é a verificação se o comportamento de tempo real é previsível. Atualmente, estão disponíveis abordagens baseadas em software para a verificação temporal, tais como a utilização de modelos analíticos e simulação, conjuntos dedicados ao teste de temporização, benchmarks e análise estática de código. Uma vez que não há padronização acerca das metodologias, essas abordagens podem resultar na superestimação temporal e de recursos. Nesse contexto, a utilização de ferramentas de hardware externas para medir o desempenho das características do núcleo de um SOTR são de suma importância nas aplicações espaciais. O presente trabalho propõe o Ambiente de análise de Desempenho de Tempo Real - ADTR para a medição de overheads e verificação temporal das características do núcleo de um SOTR. A abordagem é baseada em uma ferramenta de hardware minimamente intrusiva projetada utilizando uma Field Programmable Gate Array - FPGA. Os experimentos foram conduzidos com a nova ferramenta em um estudo de caso de aplicação em computadores de bordo para satélites, baseado no processador ERC32 e o SOTR Real-Time Executive for Multiprocessor Systems - RTEMS. São apresentados dois modelos de teste, considerados aqui como duas características do núcleo do RTEMS: chaveamento de contexto com preempção e latência de interrupção externa com preempção. Os resultados mostram a eficiência da nova ferramenta para medição das duas características. É possível utilizar o novo ambiente para complementar outros métodos de verificação temporal para o atendimento da norma.

É proposta uma arquitetura para ensaios de sistemas de controle e guiamento de aeronaves não tripuladas em ambiente real de voo, tendo como requisitos básicos a implementação com custo baixo e a operação segura. A plataforma implementada a partir da proposta apresenta capacidade de guiamento e controle autônomos para navegação em rotas pré-determinadas, estabilização automática de atitude, e armazenamento de dados de voo. A proposta se baseia no conceito de RIG Aviônico, tradicionalmente utilizado para a realização de ensaios em solo para certificação de sistemas aviônicos de aeronaves tripuladas. O conceito é expandido para um "RIG Voador", que tem como objetivo principal a determinação do comportamento de sistemas de guiamento e controle embarcados, em situações de voo real e em situações limite. As alternativas para a utilização de componentes off-the-shelf de baixo custo existentes no mercado são identificadas, objetivando a implementação da proposta. São detalhadas as etapas de desenvolvimento do sistema de navegação e controle, bem como sua integração na aeronave utilizada como plataforma para implementação do exemplo de aplicação. Os ajustes nos sistemas de guiamento e controle foram realizados com a utilização do método de Ziegler-Nichols. A capacidade de integração de um sistema de guiamento e controle secundário foi testada através do uso de um sistema de rádio-controle independente. Os resultados obtidos mostram que o conceito de "RIG Voador" pode ser usado para a avaliação de componentes, e de sistemas de guiamento e controle a serem embarcados em VANTs.

Para desempenhar tarefas cooperativas de maneira descentralizada, exige-se que sistemas multi-robô comuniquem-se entre si. Portanto, manter a conectividade do grafo de comunicação é uma questão fundamental. Neste trabalho, nós analisamos o efeito de diferentes tipos de perturbação na estratégia de controle para manutenção de conectividade descrita em (SABATTINI, 2012), avaliando o impacto de falha, atraso e ruído na comunicação entre os agentes. Os resultados mostram que a estratégia para garantir a conectividade nem sempre é resiliente aos efeitos negativos de tais perturbações em configurações realistas que consideram um limite de banda para o esforço de controle. Contudo, características inerciais inerentes da maioria dos sistemas aquáticos e terrestres abrem perspectiva de aplicação da estratégia de manutenção de conectividade a sistemas adaptativos que consideram, por exemplo, adaptação autônoma a restrições outras além da própria conectividade, como eficiência na comunicação ou captação de energia.

É proposto um procedimento sistemático para escolha da arquitetura conceitual para sistemas aviônicos de um novo produto na área aeronáutica. O procedimento utiliza os requisitos de mercado, permite analisar arquiteturas de aeronaves da mesma faixa e busca identificar as funções básicas e provisões a serem desempenhadas pelo produto. As funções a serem desempenhadas são analisadas sob o ponto de vista de integração, o que implica em identificação dos cenários de integração aplicáveis e sua avaliação. Para auxiliar na transição para a fase de especificação de requisitos, é aplicado um check list para garantia de atendimento das premissas consideradas. O procedimento é aplicado a uma aeronave de transporte civil de médio porte, o que permite demonstrar sua aplicabilidade, os ganhos e as limitações que apresenta. O processo de tomada de decisão passa a ser fundamentado em critérios claros de atendimento às decisões das entidades certificadoras e de atendimento às necessidades de mercado.

São apresentados os conceitos e as características elétricas e de protocolo do barramento de dados MIL-STD-1553B. São propostos procedimentos para a realização de medidas e testes em aeronaves, bem como em laboratório. É mostrada a estrutura do sistema de barramento, detalhando a função de seus equipamentos, as palavras de dados utilizadas para realizar as trocas de informações e os tipos de mensagens possíveis que constituem o protocolo 1553. É feita a simulação de um sistema aviônico para consolidar os conceitos apresentados. Na proposta de procedimentos é apresentada a montagem de um barramento em laboratório, apresentando as características elétricas de seus componentes. É verificado que as características cumprem os requisitos através de testes de validação de componentes. Testes de protocolo são demonstrados com inserção de erros nas palavras, com simulações, equipamento energizado em laboratório e equipamento integrado à aeronave. Propõem-se procedimentos para o monitoramento do barramento e procedimentos para a realização de testes automatizados

Esta dissertação propõe o projeto de um sistema de monitoração veicular (SMV), utilizando o sistema de posicionamento global (GPS) e a telefonia celular. O dispositivo GPS e o telefone celular foram integrados a um microcomputador de bordo (SBC) compacto para uso em sistemas embarcados. A integração resultou em um sistema para monitorar a posição de um veículo de modo a detectar automaticamente se o veículo se afasta de uma distância superior a um valor máximo permitido em uma trajetória ideal prevista.

Esta dissertação apresenta o projeto, a construção e a avaliação experimental de uma plataforma móvel autônoma construída para atender os seguintes requisitos: 1) seguir uma trajetória previamente planejada utilizando para isto uma fusão entre as informações provenientes da sua odometria e dos marcos externos artificiais distribuídos no ambiente, e 2) transmitir em tempo real informações relativas à postura (posição + orientação) estimada pela plataforma para um computador base. As informações provenientes da odometria da plataforma são obtidas utilizando encoders incrementais ópticos construídos em rodas auxiliares. A informação proveniente dos marcos externos é obtida a partir de 5 sensores de infravermelho que detectam segmentos de faixa branca (grade reticulada com diagonais) colocados sobre piso preto. São implementados dois algoritmos embarcados, um algoritmo de controle e um algoritmo de estimação da trajetória realizada pela plataforma. O algoritmo de controle é utilizado para corrigir a orientação da plataforma ao longo da trajetória realizada. O algoritmo de estimação calcula a postura (posição + orientação) da plataforma no ambiente e envia o resultado para o computador base em tempo real. Os resultados experimentais mostram que os algoritmos de controle e estimação da trajetória efetivamente: 1) fazem a plataforma seguir a trajetória planejada com pequenos erros e 2) evitam o acúmulo do erro de odometria decorrente do uso do método de dead-reckoning.

Os computadores de bordo de satélites devem ser projetados para utilização em ambiente espacial. Entre as características deste ambiente destaca-se a presença de diferentes tipos de radiação que podem alterar a operação dos componentes do computador de bordo, causando desde falhas temporárias até na perda total do satélite. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise do comportamento de memórias SRAM quando submetidas a radiação ionizante. Com esta finalidade foi desenvolvida uma plataforma composta por um sistema microprocessado que monitora em tempo real a ocorrência de falhas em memórias. Foram realizados diversos testes nos quais memórias SRAM foram submetidas a diferentes doses de radiação ionizante. As falhas detectadas incluem desde a mudança temporária de bits até a interrupção permanente do funcionamento da memória. Tais testes serviram para investigação do comportamento das memórias SRAM quanto à tolerância a ambientes espaciais com diferentes características.

A utilização de protocolos de comunicação em rede de computadores é uma prática que começou a ser difundida nos anos 60 e ultimamente tem passado por um grande crescimento em todas as áreas de aplicação; na indústria, nas escolas, nos escritórios e nos lares através da Internet. Os protocolos de comunicação em rede de computadores que se tornaram padrão foram os TCP/IP que através da Internet passaram a ser os mais utilizados no mundo. Atualmente crescem as implementações destes protocolos em sistemas embarcados, o número de dispositivos e utilitários domésticos conectados a Internet continuam aumentando. São eletrodomésticos, celulares, telefones com funções especiais, sistemas de segurança, câmaras de monitoramento, enfim uma gama muito grande de novos dispositivos conectados em rede. Neste trabalho será mostrada uma implementação de protocolos TCP/IP em um sistema embarcado que utiliza um sistema operacional multitarefas de tempo real que não possui os recursos existentes em um computador normal, um módulo GPS (Global Positioning System) da Tyco Electronics com micro-controlador da ST Electronics. Foram implementados os protocolos IP, ICMP, SLIP, ARP, UDP, TCP utilizados na pilha de protocolos TCP/IP e as aplicações de telnet, http e Daytime, com funções básicas, utilizando apenas 14 Kbytes de memória ROM (Flash) e 22 Kbytes de memória RAM de dados do sistema embarcado alvo. Também consta desta implementação, o desenvolvimento e testes de um driver para interface Ethernet de comunicação de dados entre um PC (Personal Computer) e o módulo GPS utilizando uma placa Ethernet padrão ISA.