Esta tese propõe um método denominado PM-MDA para o desenvolvimento de Modelos de Plataforma (Platform Model - PM) no contexto da abordagem Model Driven Architecture (MDA). O método PM-MDA tem como foco o desenvolvimento de projetos de Software embarcado baseados em Sistemas Operacionais em Tempo Real (Real-Time Operating System - RTOS). Adicionalmente, este estudo define um perfil UML 2.0 para modelagem da aplicação e plataforma de software embarcado denominado Profile for modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES) que é usado no método PM-MDA. Tal perfil define um conjunto de estereótipos para descrever genericamente Modelos de Plataforma e Modelos Independentes de Plataforma (Platform Independent Model - PIM). Além disso, são definidas extensões desse perfil, tal como o perfil PROAPESX que permite a modelagem de PMs para versões do RTOS X Real-Time Kernel e hardware associados. Além disso, o perfil PROAPES possibilita vincular um PIM a um PM, permitindo que esses modelos sejam inseridos como atributos de entrada em uma Transformação de Modelos. No contexto da MDA, esse perfil constitui-se em um metamodelo de plataforma (um metamodelo de uma família de plataformas similares) para a construção de modelos de plataforma. Desse modo, um PM é usado como parte fundamental para o desenvolvimento de software embarcado na abordagem MDA, fornecendo meios de obter independência de plataforma. Em abordagens atuais de MDA, as transformações de modelos empregam implicitamente os modelos de plataforma. Como os interesses referentes à plataforma não são separados dos interesses referentes às transformações de modelos, para cada plataforma requerida deve existir uma ou mais transformações de modelos correspondentes que são configuradas especificamente para aquela plataforma. O resultado são processos de transformações de modelos difíceis de serem automatizados. No domínio de sistemas embarcados, o uso de MDA é ainda mais importante devido à heterogeneidade de plataformas e à complexidade destes sistemas. O método PM-MDA, que faz uso do perfil PROAPES, visa sistematizar o processo de criação e disponibilização de modelos de plataforma separados do processo de transformação de modelos, possibilitando a geração de processos de transformações de modelos eficientes e adaptáveis. / This thesis proposes a method called PM-MDA for the development of Platform Models in the context of Model Driven Architecture (MDA). The PM-MDA method focuses on the development of embedded software projects based on Real-Time Operating Systems (RTOS). Additionally, this study defines a UML 2.0 Profile for Modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES), which is used in the PM-MDA method. Such profile defines a set of stereotypes to generically describe Platform Models (PMs) and Platform Independent Models (PIMs). Further, extensions are defined in this profile, e.g. the PROAPESX profile, allowing the modeling of PMs into versions of the X RTOS Real-Time Kernel and associated hardware. In its turn, the PROAPES profile enables the link of a PIM to a PM, allowing these models to be entered as input attributes in a Model Transformation. In the context of MDA, this profile is a platform metamodel for building PMs, i.e., a metamodel of a family of similar platforms. In this way, a PM is used as a fundamental part in the development of embedded software in the MDA approach by providing means of obtaining platform independence. In current MDA approaches, model transformations implicitly employ PMs. As the concerns regarding the platform are not separated from the concerns related to model transformations, for each required platform there must be one or more corresponding model transformations that are configured specifically for that platform. This results in model transformation processes that are expensive and difficult to be automated. In some application domains such as embedded systems, the use of MDA is more motivating because of the heterogeneity of platforms and the complexity of these systems. The PM-MDA method, which makes use of the PROAPES profile, aims to systematize the process of creating and providing platform models separated from the model transformation process, enabling the generation of efficient and adaptable model transformations.

A indústria automotiva necessita de constante aumento de qualidade e inovação para se diferenciar das concorrentes, porém sem impactar os custos de produção. No desenvolvimento tradicional geralmente o aumento da complexidade de um sistema é diretamente proporcional ao custo da sua produção. Para inverter esta relação é necessário que se implementem técnicas e padrões modernos de desenvolvimento. Além disso, é estratégico que os engenheiros, hoje em dia, estejam preparados para trabalhar com ferramentas modernas. Este trabalho tem a intenção de apresentar algumas técnicas modernas de desenvolvimento e demonstrar o fluxo de trabalho necessário para a criação de funções automotivas modernas, disponibilizando uma bibliografia que demonstra conceitos e práticas da cadeia de ferramentas específicas para este fim. Inicialmente é apresentada uma visão geral do desenvolvimento de softwares automotivos e uma comparação entre a metodologia tradicional e a abordagem X-in-the-Loop. Na sequência do trabalho o padrão AUTOSAR é apresentado para ser aplicado após o desenvolvimento da função de um painel de instrumentos automotivo. / The automotive industry needs constant increase of quality and innovation to differentiate from competitors, but without impacting production costs. In the traditional development increasing complexity of a system directly increases the cost of production. To reverse this relationship it is necessary to implement modern development techniques and standards. This work intends to present some modern development techniques demonstrating the workflow necessary for the creation of modern automotive functions, providing a bibliography that demonstrates concepts and practices of the tool chain for this purpose. Initially, an overview of the development of automotive software and a comparison between the traditional methodology and the X-in-the-Loop approach is presented. Following the AUTOSAR standard is presented to be applied after the design of an automotive dashboard function.

CNPq / Sistemas embarcados são sistemas computacionais projetados para aplicações específicas, os quais estão presentes em praticamente todos os dispositivos eletrônicos atuais. A utilização de um sistema operacional (SO) é uma maneira de simplificar o desenvolvimento de software, livrando os programadores do gerenciamento do hardware de baixo nível e fornecendo uma interface de programação simples para tarefas que ocorrem com frequência. A alta complexidade dos computadores pessoais atuais torna a utilização de um SO indispensável. Por outro lado, sistemas embarcados são arquiteturas limitadas, geralmente com muitas restrições de custo e consumo. Devido às demandas adicionais impostas por um SO, os desenvolvedores de sistemas embarcados enfrentam a crítica decisão quanto à adoção ou não de um SO. Nesta dissertação, apresenta-se uma série de critérios a fim de auxiliar os projetistas de sistemas embarcados na decisão quanto ao uso ou não de um SO. Além disso, outros critérios são apresentados com o intuito de guiar a seleção do SO mais adequado às características do projeto. Adicionalmente, escolheu-se 15 sistemas operacionais para serem analisados de acordo com os critérios apresentados, os quais podem ser utilizados como base para o processo de seleção de um SO. Adicionalmente, a fim de avaliar o impacto da adoção de um SO em um projeto embarcado, apresenta-se um estudo de caso no qual uma aplicação modelo (uma estação meteorológica embarcada) foi desenvolvida em três diferentes cenários: sem um SO, usando um SO de tempo real (µC/OS-II), e usando um SO de propósito geral (uClinux). Uma FPGA e um SoPC foram utilizados para obter uma plataforma flexível de hardware apta para acomodar as três configurações. A adoção de um SO proporcionou uma redução de até 48% no tempo de desenvolvimento; em contrapartida, isto aumentou os requisitos de memória de programa em pelo menos 71%. / An embedded system (ES) is a computing system designed for a specific purpose, present essentially in every electronic device. The use of an operating system (OS) is advocated as a means to simplify software development, freeing programmers from managing low-level hardware and providing a simpler programming interface for common tasks. The high complexity of modern desktop computers makes an OS indispensable; embedded systems, on the other hand, are limited architectures, usually severely cost- and power-constrained. Because of the additional demands imposed by an OS, embedded developers are faced with the crucial decision of whether to adopt an OS or not. In this work, we introduce a set of criteria to help determine whether an OS should be adopted in an embedded design. We then go further and establish a series of rules to help decide which OS to pick, if one should be used. In addition, we present a case study in which a sample application (an embedded weather station) was developed under three different scenarios: without any OS, using the µC/OS-II real-time OS, and using the uClinux general-purpose OS. An FPGA and a SoPC were used to provide a flexible hardware platform able to accommodate all three configurations. The adoption of an OS provided a reduction of up to 48% in development time; on the other hand, it increased program memory requirements in at least 71%.

Esta tese propõe um método denominado PM-MDA para o desenvolvimento de Modelos de Plataforma (Platform Model - PM) no contexto da abordagem Model Driven Architecture (MDA). O método PM-MDA tem como foco o desenvolvimento de projetos de Software embarcado baseados em Sistemas Operacionais em Tempo Real (Real-Time Operating System - RTOS). Adicionalmente, este estudo define um perfil UML 2.0 para modelagem da aplicação e plataforma de software embarcado denominado Profile for modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES) que é usado no método PM-MDA. Tal perfil define um conjunto de estereótipos para descrever genericamente Modelos de Plataforma e Modelos Independentes de Plataforma (Platform Independent Model - PIM). Além disso, são definidas extensões desse perfil, tal como o perfil PROAPESX que permite a modelagem de PMs para versões do RTOS X Real-Time Kernel e hardware associados. Além disso, o perfil PROAPES possibilita vincular um PIM a um PM, permitindo que esses modelos sejam inseridos como atributos de entrada em uma Transformação de Modelos. No contexto da MDA, esse perfil constitui-se em um metamodelo de plataforma (um metamodelo de uma família de plataformas similares) para a construção de modelos de plataforma. Desse modo, um PM é usado como parte fundamental para o desenvolvimento de software embarcado na abordagem MDA, fornecendo meios de obter independência de plataforma. Em abordagens atuais de MDA, as transformações de modelos empregam implicitamente os modelos de plataforma. Como os interesses referentes à plataforma não são separados dos interesses referentes às transformações de modelos, para cada plataforma requerida deve existir uma ou mais transformações de modelos correspondentes que são configuradas especificamente para aquela plataforma. O resultado são processos de transformações de modelos difíceis de serem automatizados. No domínio de sistemas embarcados, o uso de MDA é ainda mais importante devido à heterogeneidade de plataformas e à complexidade destes sistemas. O método PM-MDA, que faz uso do perfil PROAPES, visa sistematizar o processo de criação e disponibilização de modelos de plataforma separados do processo de transformação de modelos, possibilitando a geração de processos de transformações de modelos eficientes e adaptáveis. / This thesis proposes a method called PM-MDA for the development of Platform Models in the context of Model Driven Architecture (MDA). The PM-MDA method focuses on the development of embedded software projects based on Real-Time Operating Systems (RTOS). Additionally, this study defines a UML 2.0 Profile for Modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES), which is used in the PM-MDA method. Such profile defines a set of stereotypes to generically describe Platform Models (PMs) and Platform Independent Models (PIMs). Further, extensions are defined in this profile, e.g. the PROAPESX profile, allowing the modeling of PMs into versions of the X RTOS Real-Time Kernel and associated hardware. In its turn, the PROAPES profile enables the link of a PIM to a PM, allowing these models to be entered as input attributes in a Model Transformation. In the context of MDA, this profile is a platform metamodel for building PMs, i.e., a metamodel of a family of similar platforms. In this way, a PM is used as a fundamental part in the development of embedded software in the MDA approach by providing means of obtaining platform independence. In current MDA approaches, model transformations implicitly employ PMs. As the concerns regarding the platform are not separated from the concerns related to model transformations, for each required platform there must be one or more corresponding model transformations that are configured specifically for that platform. This results in model transformation processes that are expensive and difficult to be automated. In some application domains such as embedded systems, the use of MDA is more motivating because of the heterogeneity of platforms and the complexity of these systems. The PM-MDA method, which makes use of the PROAPES profile, aims to systematize the process of creating and providing platform models separated from the model transformation process, enabling the generation of efficient and adaptable model transformations.

A indústria automotiva necessita de constante aumento de qualidade e inovação para se diferenciar das concorrentes, porém sem impactar os custos de produção. No desenvolvimento tradicional geralmente o aumento da complexidade de um sistema é diretamente proporcional ao custo da sua produção. Para inverter esta relação é necessário que se implementem técnicas e padrões modernos de desenvolvimento. Além disso, é estratégico que os engenheiros, hoje em dia, estejam preparados para trabalhar com ferramentas modernas. Este trabalho tem a intenção de apresentar algumas técnicas modernas de desenvolvimento e demonstrar o fluxo de trabalho necessário para a criação de funções automotivas modernas, disponibilizando uma bibliografia que demonstra conceitos e práticas da cadeia de ferramentas específicas para este fim. Inicialmente é apresentada uma visão geral do desenvolvimento de softwares automotivos e uma comparação entre a metodologia tradicional e a abordagem X-in-the-Loop. Na sequência do trabalho o padrão AUTOSAR é apresentado para ser aplicado após o desenvolvimento da função de um painel de instrumentos automotivo. / The automotive industry needs constant increase of quality and innovation to differentiate from competitors, but without impacting production costs. In the traditional development increasing complexity of a system directly increases the cost of production. To reverse this relationship it is necessary to implement modern development techniques and standards. This work intends to present some modern development techniques demonstrating the workflow necessary for the creation of modern automotive functions, providing a bibliography that demonstrates concepts and practices of the tool chain for this purpose. Initially, an overview of the development of automotive software and a comparison between the traditional methodology and the X-in-the-Loop approach is presented. Following the AUTOSAR standard is presented to be applied after the design of an automotive dashboard function.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RafaelNAP_DISSERT.pdf: 1349793 bytes, checksum: 6843077c7952b1e58788ef395d9822e6 (MD5) Previous issue date: 2011-02-22 / This work proposes hardware architecture, VHDL described, developed to embedded Artificial Neural Network (ANN), Multilayer Perceptron (MLP). The present work idealizes that, in this architecture, ANN applications could easily embed several different topologies of MLP network industrial field. The MLP topology in which the architecture can be configured is defined by a simple and specifically data input (instructions) that determines the layers and Perceptron quantity of the network. In order to set several MLP topologies, many components (datapath) and a controller were developed to execute these instructions. Thus, an user defines a group of previously known instructions which determine ANN characteristics. The system will guarantee the MLP execution through the neural processors (Perceptrons), the components of datapath and the controller that were developed. In other way, the biases and the weights must be static, the ANN that will be embedded must had been trained previously, in off-line way. The knowledge of system internal characteristics and the VHDL language by the user are not needed. The reconfigurable FPGA device was used to implement, simulate and test all the system, allowing application in several real daily problems / Prop?e uma arquitetura em hardware, descrita em VHDL, desenvolvida para embarque de redes neurais artificiais, do tipo Multilayer Perceptron (MLP). Idealiza que, nessa arquitetura, as aplica??es com RNA tenham facilidade no procedimento de embarque de uma rede neural MLP em hardware, bem como permitam f?cil configura??o de v?rios tipos de redes MLP em campo, com diferentes topologias (quantidade de neur?nios e camadas). Uma rede de comunica??o foi desenvolvida para fazer reuso de neur?nios artificiais. A defini??o da arquitetura MLP que o sistema proposto ir? se configurar e executar depende de uma entrada de dados espec?fica, a qual define a quantidade de neur?nios, camadas e tipos de fun??es de ativa??o em cada neur?nio. Para permitir essa maleabilidade de configura??es nas RNA, um conjunto de componentes digitais (datapath) e um controlador foram desenvolvidos para executar instru??es que definir?o a arquitetura da rede MLP. Desta forma, o hardware funcionar? a partir de uma entrada de instru??es previamente conhecidas por um usu?rio, as quais indicar?o as caracter?sticas de uma determinada rede MLP, e o sistema ir? garantir a execu??o da MLP desejada a partir dos neur?nios artificiais desenvolvidos para o sistema, pelo controlador e pelos componentes do datapath, a rede de comunica??o interligar? os neur?nios e auxilia no reuso dos mesmos. Separadamente, os pesos e bias ter?o de estar fixos, ou seja, a rede neural a ser embarcada j? deve estar treinada de maneira off-line (realizada antecipadamente em software). A arquitetura vislumbra que o operador n?o necessite conhecer o dispositivo internamente, nem tampouco ter conhecimento sobre linguagem VHDL. O dispositivo reconfigur?vel e de prototipagem r?pida FPGA foi escolhido para implementa??o, simula??o e testes oportunizando aplicar o sistema a problemas reais do nosso cotidiano

Heutzutage sind wir von Geräten umgeben, die sowohl Hardware wie auch Software- Komponenten beinhalten. Diese Geräte unterstützen ein breites Spektrum an verschiedenen Domänen, so zum Beispiel Telekommunikation, Luftfahrt, Automobil und andere. Derartige Systeme sind überall aufzufinden und werden als Eingebettete Systeme bezeichnet, da sie zur Informationsverarbeitung in andere Produkte eingebettet werden, wobei die Informationsverarbeitung des eingebetteten Systems jedoch nicht die bezeichnende Funktion des Produkts ist. Die ständig zunehmende Komplexität moderner eingebettete Systeme erfordert die Verwendung von mehreren Komponenten um die Funktionen von einem einzelnen System zu implementieren. Eine solche Steigerung der Funktionalität führt jedoch ebenfalls zu einem Wachstum in der Entwurfs-Komplexität, die korrekt und effizient beherrscht werden muss. Neben hohen Anforderungen bezüglich Leistungsaufnahme, Performanz und Kosten hat auch Time-to-Market-Anforderungen großen Einfluss auf den Entwurf von Eingebetteten Systemen. Design Space Exploration (DSE) beschreibt die systematische Erzeugung und Auswertung von Entwurfs-Alternativen, um die Systemleistung zu optimieren und den gestellten Anforderungen an das System zu genügen. Bei der Entwicklung von Eingebetteten Systemen, speziell beim Platform-Based Design (PBD) führt die zunehmende Anzahl von Design-Entscheidungen auf mehreren Abstraktionsebenen zu einer Explosion der möglichen Kombinationen von Alternativen, was auch für aktuelle DSE Methoden eine Herausforderung darstellt. Jedoch vermag üblicherweise nur eine begrenzte Anzahl von Entwurfs-Alternativen die zusätzlich formulierten nicht-funktionalen Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus beeinflusst jede Entwurfs- Entscheidung weitere Entscheidungen und damit die resultierenden Systemeigenschaften. Somit existieren Abhängigkeiten zwischen Entwurfs-Entscheidungen und deren Reihenfolge auf dem Weg zur Implementierung des Systems. Zudem gilt es zwischen einer spezifischen Heuristik für eine bestimmte DSE, welche zu verbesserten Optimierungsresultaten führt, sowie globalen Verfahren, welche ihrerseits zur Flexibilität hinsichtlich der Anwendbarkeit bei verschiedenen DSE Szenarien beitragen, abzuwägen. Um die genannten Herausforderungen zu lösen wird eine Modellgetriebene Entwicklung (englisch Model-Driven Engineering, kurz MDE) Methodik für DSE vorgeschlagen. Für diese Methodik wird ein DSE-Domain-Metamodell eingeführt um relevante DSEKonzepte wie Entwurfsraum, Entwurfs-Alternativen, Auswertungs- und Bewertungsverfahren, Einschränkungen und andere abzubilden. Darüber hinaus modelliert das Metamodell verschiedenen DSE-Frage- stellungen, was zur Verbesserung der Flexibilität der vorgeschlagenen Methodik beiträgt. Zur Umsetzung von DSE-Regeln, welche zur Steuerung, Einschränkung und Generierung der Ent- wurfs-Alternativen genutzt werden, finden Modell-zu-Modell-Transformationen Anwendung. Durch die Fokussierung auf die Zuordnung zwischen den Schichten in einem PBDAnsatz wird eine neuartige Entwurfsraumabstraktion eingeführt, um multiple Entwurfsentscheidungen als singuläres DSE Problem zu repräsentieren. Diese auf dem Categorial Graph Product aufbauende Abstraktion entkoppelt den Explorations-Algorithmus vom Entwurfsraum und ist für Umsetzung in automatisierte Werkzeugketten gut geeignet. Basierend auf dieser Abstraktion profitiert die DSE-Methode durch die eingeführte MDEMethodik als solche und ermöglicht nunmehr neue Optimierungsmöglichkeiten sowie die Verbesserung der Integration von DSE in Entwicklungsprozesse und die Spezifikation von DSE-Szenarien. / Atualmente dispositivos contendo hardware e software são encontrados em todos os lugares. Estes dispositivos prestam suporte a uma varieadade de domínios, como telecomunicações, automotivo e outros. Eles são chamados “sistemas embarcados”, pois são sistemas de processamento montados dentro de produtos, cujo sistema de processamento não faz parte da funcionalidade principal do produto. O acréscimo de funções nestes sistemas implica no aumento da complexidade de seu projeto, o qual deve ser adequadamente gerenciado, pois além de requisitos rigorosos em relação à dissipação de potência, desempenho e custos, a pressão sobre o prazo para introdução de um produto no mercado também dificulta seu projeto. Exploração do espaço de projeto (DSE) é a atividade sistemática de gerar e avaliar alternativas de projetos, com o objetivo de otimizar suas propriedades. No desenvolvimento de sistemas embarcados, especialmente em Projeto Baseado em Plataformas (PBD), metodologias de DSE atuais são desafiadas pelo crescimento do número de decisões de projeto, o qual implica na explosão da combinação de alternativas. Porém, somente algumas destas resultam em projetos que atedem os requisitos nãofuncionais. Além disso, as decisões influenciam umas às outras, de forma que a ordem em que estas são tomadas alteram a implementação final do sistema. Outro desafio é o balanço entre flexibilidade da metodologia e seu desempenho, pois métodos globais de otimização são flexíveis, mas apresentam baixo desempenho. Já heurísticas especialmente desenvolvidas para o cenário de DSE em questão apresentam melhor desempenho, porém dificilmente são aplicáveis a diferentes cenários. Com o intuito de superar os desafios é proposta uma metodologia de projeto dirigido por modelos (MDE) adquada para DSE. Um metamodelo do domínio de DSE é definido para representar conceitos como espaço de projeto, métodos de avaliação e restrições. O metamodelo também representa diferentes problemas de DSE aprimorando a flexibilidade da metodologia. Regras de transformações de modelos implementam as regras de DSE, as quais são utilizadas para restringir e guiar a geração de projetos alternativos. Restringindo-se ao mapeamento entre camadas no PBD é proposta uma abstração para representar o espaço de projeto. Ela representa múltiplas decisões de projeto envolvidas no mapeamento como um único problema de DSE. Esta representação é adequada para a implementação em ferramentas automática de DSE e pode beneficiar o processo de DSE com uma abordagem de MDE, aprimorando a especificação de cenários de DSE e sua integração no processo de desenvolvimento. / Nowadays we are surrounded by devices containing hardware and software components. These devices support a wide spectrum of different domains, such as telecommunication, avionics, automobile, and others. They are found anywhere, and so they are called Embedded Systems, as they are information processing systems embedded into enclosing products, where the processing system is not the main functionality of the product. The ever growing complexity in modern embedded systems requires the utilization of more components to implement the functions of a single system. Such an increasing functionality leads to a growth in the design complexity, which must be managed properly, because besides stringent requirements regarding power, performance and cost, also time-to-market hinders the design of embedded systems. Design Space Exploration (DSE) is the systematic generation and evaluation of design alternatives, in order to optimize system properties and fulfill requirements. In embedded system development, specifically in Platform-Based Design (PBD), current DSE methodologies are challenged by the increasing number of design decisions at multiple abstraction levels, which leads to an explosion of combination of alternatives. However, only a reduced number of these alternatives leads to feasible designs, which fulfill non-functional requirements. Moreover, each design decision influences subsequent decisions and system properties, hence there are inter-dependencies between design decisions, so that the order decisions are made matters to the final system implementation. Furthermore, there is a trade-off between heuristics for specific DSE, which improves the optimization results, and global optimizers, which improve the flexibility to be applied in different DSE scenarios. In order to overcome the identified challenges an MDE methodology for DSE is proposed. For this methodology a DSE Domain metamodel is proposed to represent relevant DSE concepts such as design space, design alternatives, evaluation method, constraints and others. Moreover, this metamodel represents different DSE problems, improving the flexibility of the proposed framework. Model transformations are used to implement DSE rules, which are used to constrain, guide, and generate design candidates. Focusing on the mapping between layers in a PBD approach, a novel design space abstraction is provided to represent multiple design decisions involved in the mapping as a single DSE problem. This abstraction is based on Categorical Graph Product, decoupling the exploration algorithm from the design space and being well suited to be implemented in automatic exploration tools. Upon this abstraction, the DSE method can benefit from the MDE methodology, opening new optimization opportunities, and improving the DSE integration into the development process and specification of DSE scenarios.

O uso de sistemas de assistência ao motorista (DAS) baseados em visão tem contribuído consideravelmente na redução de acidentes e consequentemente no auxílio de uma melhor condução. Estes sistemas utilizam basicamente uma câmera de vídeo embarcada (normalmente fixada no para-brisa) com o propósito de extrair informações acerca da rodovia e ajudar o condutor num melhor processo de dirigibilidade. Pequenas distrações ou a perda de concentração podem ser suficientes para que um acidente ocorra. Este trabalho apresenta uma proposta para o desenvolvimento de algoritmos para extrair informações sobre a sinalização em rodovias. Mais precisamente, serão abordados algoritmos de calibração de câmera explorando a geometria da pista, de extração da marcação de pintura (sinalização horizontal) e detecção e identificação de placas de trânsito (sinalização vertical). Os resultados experimentais indicam que o método de calibração de câmera alcançou bons resultados na obtenção dos parâmetros extrínsecos com erros inferiores a 0:5 . O erro médio encontrado nos experimentos com relação a estimativa da altura da câmera foi em torno de 12 cm (erro relativo aproximado de 10%), permitindo explorar o uso da realidade aumentada como uma possível aplicação. A acurácia global para a detecção e reconhecimento da sinalização horizontal (marcas seccionadas, contínuas e mistas) foi acima de 96% perante uma diversidade de situações apresentadas, tais como: sombras, variação de iluminação, degradação do asfalto e pintura. O uso da câmera calibrada para a detecção da sinalização vertical contribui para delimitar o espaço de varredura da janela deslizante do detector, bem como realizar a procura por placas em uma única escala para cada região de busca, caracterizada pela distância ao veículo. Os resultados apresentados reportam uma taxa global de classificação de aproximadamente 99% para o sinal de proibido ultrapassar, considerando-se uma base de dados limitada a 962 amostras. / The use of driver assistance systems (DAS) based on computer vision has helped considerably in reducing accidents and consequently aid in better driving. These systems primarily use an embedded video camera (usually fixed on the windshield) for the purpose of extracting information about the highway and assisting the driver in a better handling process. Small distractions or loss of concentration may be sufficient for an accident to occur. This work presents the development of algorithms to extract information about traffic signs on highways. More specifically, this work will tackle a camera calibration algorithm that exploits the geometry of the road track, algorithms for the extraction of road marking paint (lane markings) and detection and identification of vertical traffic signs. Experimental results indicate that the proposed method for obtaining the extrinsic parameters achieve good results with errors of less than 0:5 . The average error in our experiments, related to the camera height, were around 12 cm (relative error around 10%). Global accuracy for the detection and classification of road lane markings (dashed, solid, dashed-solid, solid-dashed or double solid) were over 96%. Finally, our camera calibration algorithm was used to reduce the search region and to define the scale of a slidingwindow detector for vertical traffic signs. The use of the calibrated camera for the detection of traffic signs contributes to define the scanning area of the sliding window and perform a search for signs on a unique scale for each region of interest, determined by the distance to the vehicle. The results reported a global classification rate of approximately 99% for the no overtaking sign, considering a limited of 962 samples.

Nos últimos anos os sistemas embarcados tem-se tornado notório nos mercados de eletroeletrônicos de consumo, automação industrial e comercial e em veículos em geral. Grande parte destas aplicações possui restrições temporais, sendo assim caracterizadas como sistemas de tempo real embarcado. Atualmente, a computação distribuída tem alcançado este tipo de sistema e por razão principal em custos desses sistemas, alguns barramentos ou redes de comunicação vêm sendo empregados como plataforma de conexão entre módulos eletrônicos. Um exemplo de aplicação de sistemas embarcados distribuídos e de tempo real é a eletrônica embarcada em veículos automotores, onde se encontram várias unidades de controle eletrônico espalhadas interior desses veículos com diferentes funções e se comunicando via rede de comunicação. Algumas pesquisas importantes nesta área já apresentaram diferentes abordagens em sistemas distribuídos de tempo real (SDTR) objetivando cobrir a crescente demanda de desempenho, previsibilidade e confiabilidade dessas aplicações emergentes. Tais requisitos envolvem baixa latência de transmissão, baixa variabilidade no tempo (jitter), tolerância a falhas e suporte para atualizações futuras - flexibilidade. Particularmente na área automotiva, onde é considerada a possibilidade de substituição de dispositivosmecânicos/hidráulicos por sistemas eletrônicos, conhecidos como "by-wire" systems. Assegurar um comportamento previsível e confiável desses sistemas assim como agregar um nível de flexibilidade são características necessárias em grande parte de aplicações de SDTR. O modelo de comunicação FTT (Flexible Time-Triggered) apresentado nesta dissertação, apresenta um alto grau de flexibilidade em relação a outros protocolos, tais como TTCAN, TTP e FlexRay. Um sistema distribuído de tempo real baseado no modelo FTT se adapta às mudanças de requisitos da aplicação em tempo de execução, sendo possível adicionar novas unidades de controle eletrônico sobre a rede após a fase de projeto. Esta característica advém do escalonador dinâmico deste modelo de comunicação. Este trabalho apresenta algumas propostas de melhoria de desempenho de tempo de resposta do protocolo FTT-CAN, descrevendo alguns pontos negligenciados na atual especificação do protocolo. As propostas têm como foco a estratégia de disparo de mensagens e tarefas, sendo a primeira relacionada à transmissão de mensagens síncrona (ou time-triggered), onde existem dois inconvenientes que geram jitter neste segmento de transmissão; a segunda é relacionado ao disparo de tarefas, onde existem algumas deficiências na liberação de tarefas síncronas na atual especificação do protocolo FTT-CAN. / Embedded computing systems have become widely used in many areas. The greater part of those systems has time constraints and therefore they can be characterized as real time embedded systems. Nowadays, distributed computing has reached the embedded application, where some fieldbuses are already being used as communication platforms. Some important researches has presented different approaches in the real time distributed embedded system domain aiming to cover the growing demands of performance, predictability and reliability of emerging applications. Such requirements involve low latency, reduced jitter, time composability, fault-tolerance and support for future extensions – flexibility. Particularly in the automotive area, on which several mechanical and/or hydraulic systems are being replaced by electronic "by-wire"systems, the importance of ensuring predictable behavior while also presenting some degree of flexibility plays a key role. Regarding to the flexibility, the Flexible Time Triggered communication model stands out against the others ones due to its high degree of flexibility. In this context, the FTT communication model appears as an interesting approach due to its high degree of flexibility while still ensuring a deterministic timing behavior. A distributed system based on a FTT communication infrastructure can adapts to changing application requirements, making possible the addition of new messages and nodes during operation. In this way, the communication infrastructure needs to schedule newest messages on-line. This master’s work presents some proposals to improve the FTT-CAN response-time and indicating some drawbacks in already presented approaches. The improvements are concerning messages and tasks scheduling. Despite of its interesting characteristics, FTT CAN present some negative aspects regarding its timing behavior: the issue is on the synchronous message transmission, where there are two neglected points that generate jitter in this traffic; the other one is tasks dispatching, where there are some deficiencies concerning synchronous tasks execution. These disadvantages were not discussed in literature yet. This work presents new proposals to task and message scheduling of FFT-CAN based applications, therefore overcoming some of the main drawbacks of the protocol.

Sistemas de tempo-real embarcados distribuídos se caracterizam pela complexidade e especificidade de seus projetos. Tanto a complexidade quanto a especificidade apresentam forte influência dos diversos requisitos ligados às restrições advindas das três características que distinguem tais sistemas, i.e. presença de fortes restrições temporais, restrições de sistemas embarcados e distribuição de processamento. Estes requisitos, chamados de requisitos não-funcionais, afetam diversas partes do sistema de maneira não uniforme, tornando-se por esta razão difícil o seu gerenciamento. Metodologias orientadas a objetos não apresentam mecanismos específicos para tratar tais requisitos, o que implica na aplicação de um significativo esforço ao se realizar o reuso ou a manutenção de componentes afetados por requisitos de natureza nãofuncional. Novas tecnologias têm surgido com o objetivo de contornar este problema, notadamente a orientação a aspectos. Este paradigma propõe a separação no tratamento dos requisitos não-funcionais contribuindo com a modularização do sistema. Esta dissertação propõe a aplicação de orientação a aspectos para a especificação de sistemas tempo-real embarcados distribuídos. Para isto realizou-se a adaptação de uma metodologia de desenvolvimento de sistemas orientada a aspectos, a FRIDA (From RequIrements to Design using Aspects), contextualizando-a para o domínio de interesse. A utilização desta metodologia provê suporte ao mapeamento de requisitos em elementos de projeto de modo a promover a rastreabilidade entre as fases de análise e projeto. Na fase de projeto é proposta a utilização de aspectos em conjunto com elementos do perfil RT-UML para o tratamento dos requisitos identificados e especificados na fase de análise. / Distributed real-time embedded systems generally have complex and very specific projects. Those characteristics are influenced by several requirements that have relation with constraints about the time, embedded and distribution restrictions. Those requirements, called non-functional requirements, can affect the whole system in a nonuniform way, what makes it difficult to handle with this kind of requirement. Objectoriented methodologies do not present specific mechanisms to handle those requirements, what imply in a significant effort to perform reuse and maintainability tasks in those components affected by non-functional requirements. New technologies are emerging to fulfill this gap, noteworthy the aspect orientation. This paradigm proposes the separation in handling functional and non-functional requirements, giving a contribution to the system modularity. This dissertation proposes the use of aspect orientation to specify distributed realtime embedded systems. To support this proposal, it was performed an adaptation of an aspect-oriented method called FRIDA (From RequIrements to Design using Aspects). The use of this method supports the mapping of requirements in design model elements, in order to promote traceability between analysis and design phases. The presented approach proposes the use of RT-UML together with aspect oriented elements in design phase aiming to improve the handling of those requirements specified in the analysis phase.