Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2017-11-29T17:56:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) dissertação_vanessa_larize_final.pdf: 1152292 bytes, checksum: 2bd44824bd4445f9e134fc21621a468a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-29T17:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) dissertação_vanessa_larize_final.pdf: 1152292 bytes, checksum: 2bd44824bd4445f9e134fc21621a468a (MD5) Previous issue date: 2016-09-15 / FACEPE / O uso de sistemas eletrônicos embarcados está cada vez mais presente no dia a dia da sociedade. Telefones celulares,sistemas de posicionamento global (GPS) e televisores digitais com telas de LCD são exemplos de equipamentos que estão incorporando funcionalidades para atender às demandas dos usuários, e, consequentemente, aumentando a complexidade dos sistemas embarcados nesses dispositivos. De fato, a grande maioria das inovações em sistemas embarcados é atribuída aos avanços na microeletrônica e no projeto de software embarcado. Porém, devido a atual complexidade dos dispositivos, projetos de hardware não conseguem acompanhar o crescimento da capacidade física do hardware, havendo um gap de produtividade entre o desenvolvimento do hardware e o desenvolvimento do software necessário para a sua operação. Esses softwares, também conhecidos como Software dependente do Hardware (Hardware-dependent Software - HdS ), estão no centro do desafio do projeto de sistemas. Dentre esses HdS, pode-se citar os device drivers ou drivers dos dispositivos. Os drivers são codificados com base na documentação disponível pelos fornecedores do hardware, porém, na maioria das vezes, esse documento não é de fácil leitura, podendo levar a erros de interpretação. Atrelado a isso, como essa documentação está escrita em uma linguagem natural, a descrição do dispositivo pode ser muitas vezes ambígua, incompleta, ou até mesmo inconsistente. Além desses problemas, o device driver tem acesso a vários recursos do sistema operacional, assim qualquer erro nesta camada de software pode ser fatal. Por isso, essa camada de software deve ser cuidadosamente desenvolvida e testada. Com o intuito de reduzir os erros nos devices drivers, em MACIEIRA; BARROS; ASCENDINA (2014) foi proposta uma técnica de formalização e validação em tempo de execução de propriedades temporais e protocolos de comunicação de alto nível entre os dispositivos e seus devices drivers utilizando a linguagem TDevC. Mas, na especificação do trabalho anterior, a máquina de estados hierárquica gerada ainda pode conter estados não-determinísticos e propriedades temporais contraditórias. Dessa forma, o presente trabalho propõe uma técnica para validação de uma especificação TDevC para o desenvolvimento de device drivers robustos. Para isso, este trabalho faz uso do provador de teoremas de alto desempenho Z3 e das propriedades dos autômatos de Büchi. Para validação da proposta, foi utilizada a especificação TDevC do dispositivo Ethernet DM9000A.Nos experimentos realizados, verificou-se que o projeto conseguiu detectar as inconsistências na especificação TDevC em 100% dos casos. / The use of electronic embedded system has increased substantially. Mobile phones, Global Positioning System (GPS) and Digital television with LCD screens are examples of equipments that are incorporating features to meet the demands of users, and thereby increasing the complexity of embedded systems in these devices. In fact, the vast majority of innovations in embedded systems is attributed to advances in microelectronics and embedded software design. However, due to the current complexity of devices, hardware design cannot keep up the hardware capacity growth, with a productivity gap between the development of the hardware and the development of the software required for its operation. These softwares, also known as Hardware-dependent Software (HdS) are at the center of the design challenge systems. Among these HdS are the devices drivers. Drivers are encoded based on the documentation available by the hardware vendors, however, most of the time, this document is not easy to read and can lead to misinterpretations. Coupled to this, as this documentation is written in a natural language, the device description can often be ambiguous, incomplete or even inconsistent. In addition to these problems, the device driver has access to various operating system resources, so any error in this software layer can be fatal. Therefore, this software layer must be carefully developed and tested. In order to reduce errors in the device drivers, it has been proposed a technique for formalization and runtime validation of temporal properties in high-level communication protocols between devices and drivers using the TDevC language. But the hierarchical state machine, generate in the previous work, may contain nondeterministic states and contradictory temporal properties. Thus, this approach proposes a technique to validate a TDevC specification for the development of robust device drivers. Therefore, this work makes use of high-performance theorem prover Z3 and Buchi automata properties. Some experiments using the Ethernet device DM9000A TDevC specification showed that this approach is effective in detect TDevC specification inconsistency.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois equipamentos orientados a microprocessador para aquisição e armazenamento automatizado de variáveis físico-químicas da água. Os equipamentos desenvolvidos operam conjuntamente com uma sonda de medidas que fornece dados relativos as variáveis medidas de temperatura, pH, oxigênio dissolvido, condutividade, turbidez e profundidade. Outro estudante de mestrado Ronaldo Bruno desenvolveu a sonda de medidas em trabalho anterior. O primeiro equipamento desenvolvido neste trabalho, denominado UMAM, é uma unidade de visualização; este coleta dados da sonda e realiza o processamento destes para mostrar as medidas de uma maneira apropriada. Este equipamento também permite a realização de algumas calibrações de suas leituras. O segundo equipamento, denominado UA, opera conectado a UMAM, armazenando as variáveis medidas em um dispositivo de memória de cartão removível (PC CARD). A UA, também permite transferir os valores armazenados a um computador pessoal para manipulação destes dados e a produção de relatórios. Ambos os equipamentos desenvolvidos utilizam microcontroladores da família MCS-51. Estes microcontroladores são responsáveis pelas tarefas de processamento dos dados e controle dos processos. Os equipamentos foram avaliados qualitativamente e quantitativamente em laboratório, utilizando-se de amostras de água com características físico e químicas bem conhecidas, demonstrando um bom desempenho e adequação para utilização em campo. / This work presents the development of two microprocessor-based equipment for automatic data acquisition and storage of water physical and chemical variables. The developed equipment works together with a measuring probe which supplies data related to the measured variables, namely temperature, pH, dissolved oxygen, conductivity, turbidity and depth. Another MSc student Ronald Bruno in his mastering work previously developed the measuring probe. The first equipment developed, called UMAM, is a visualization unit; it collects the data from the probe and performs the processing to show the data in an appropriate manner, it allows also performing some calibrations. The second equipment, called UA, operated connected to the UMAM, storing the measured variables in to a removable card memory device (PC CARD). The UA, allows also to transfer the stored values to a personal computer for data manipulation and to produce reports. Both developed equipment used microcontrollers of the MCS-51 family. The microcontrollers are responsible for data processing and process control tasks. The equipments have been evaluated qualitatively and quantitatively in the lab using water samples of well-known physical and chemical characteristics, demonstrating to have good performance and to be adequate for use in the field.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois equipamentos orientados a microprocessador para aquisição e armazenamento automatizado de variáveis físico-químicas da água. Os equipamentos desenvolvidos operam conjuntamente com uma sonda de medidas que fornece dados relativos as variáveis medidas de temperatura, pH, oxigênio dissolvido, condutividade, turbidez e profundidade. Outro estudante de mestrado Ronaldo Bruno desenvolveu a sonda de medidas em trabalho anterior. O primeiro equipamento desenvolvido neste trabalho, denominado UMAM, é uma unidade de visualização; este coleta dados da sonda e realiza o processamento destes para mostrar as medidas de uma maneira apropriada. Este equipamento também permite a realização de algumas calibrações de suas leituras. O segundo equipamento, denominado UA, opera conectado a UMAM, armazenando as variáveis medidas em um dispositivo de memória de cartão removível (PC CARD). A UA, também permite transferir os valores armazenados a um computador pessoal para manipulação destes dados e a produção de relatórios. Ambos os equipamentos desenvolvidos utilizam microcontroladores da família MCS-51. Estes microcontroladores são responsáveis pelas tarefas de processamento dos dados e controle dos processos. Os equipamentos foram avaliados qualitativamente e quantitativamente em laboratório, utilizando-se de amostras de água com características físico e químicas bem conhecidas, demonstrando um bom desempenho e adequação para utilização em campo. / This work presents the development of two microprocessor-based equipment for automatic data acquisition and storage of water physical and chemical variables. The developed equipment works together with a measuring probe which supplies data related to the measured variables, namely temperature, pH, dissolved oxygen, conductivity, turbidity and depth. Another MSc student Ronald Bruno in his mastering work previously developed the measuring probe. The first equipment developed, called UMAM, is a visualization unit; it collects the data from the probe and performs the processing to show the data in an appropriate manner, it allows also performing some calibrations. The second equipment, called UA, operated connected to the UMAM, storing the measured variables in to a removable card memory device (PC CARD). The UA, allows also to transfer the stored values to a personal computer for data manipulation and to produce reports. Both developed equipment used microcontrollers of the MCS-51 family. The microcontrollers are responsible for data processing and process control tasks. The equipments have been evaluated qualitatively and quantitatively in the lab using water samples of well-known physical and chemical characteristics, demonstrating to have good performance and to be adequate for use in the field.

Embedded systems are present in many fields of application where failure may be critical. Such systems often possess characteristics that hampers the testing activity, as large amount of produced data and temporal requirements which must be specified and evaluated. There are tools that support the development of models for analysis and simulation still in the design stage. After being evaluated, a model may be used as basis to the implementation. In this case, it is important to ensure that the model is consistent with the specification. Otherwise, a divergence will be propagated to the final code. Therefore, the model must be tested prior to the codification. Simulink is a standard development and simulation tool for models of embedded systems. Its wide application in the industry has promoted the creation of free-software alternatives, as XCos. In the literature, there are researches which seek to improve the testing activity for Simulink-like models. The proposed solutions usually focus on test case selection strategies. However, little efforts have been directed to the oracle problem, that is, the difficulty in evaluating if an execution agrees with the specification. The objective of this doctorate proposal is to provide an oracle generation approach for Simulink-like models which addresses the characteristics previously summarized. Specifically, it is proposed a process, methods, procedures and a tool that enable the partially-automated generation of oracles for such models. As a main contribution, it is expected an improvement in the evaluation process of embedded systems in terms of quality, cost and time / Sistemas embarcados estão presentes em diversas áreas de aplicação em que falhas podem ser críticas. Tais sistemas frequentemente possuem características que tornam a fase de teste particularmente desafiadora, como a produção de grande quantidade de dados e requisitos temporais que precisam ser validados de acordo com a especificação. Existem ferramentas que auxiliam no desenvolvimento de modelos para análise e simulação do comportamento de sistemas embarcados ainda na fase de design. Após ser avaliado, o modelo pode ser usado como base para a implementação. Neste caso, deve-se buscar garantir que um modelo esteja de acordo com a especificação. Do contrário, tal divergência será propagada para a implementação. Portanto, e importante que o modelo seja testado antes da fase de implementação. Simulink e uma ferramenta-padrão de desenvolvimento e simulação de modelos de sistemas embarcados. Sua ampla aplicação na indústria incentivou a criação de alternativas de software livres como XCos. Na literatura, existem pesquisas que visam a aprimorar a atividade de teste de modelos Simulink-like. As soluções propostas geralmente focam em estratégias de seleção de casos de teste. Mas pouco esforço tem sido direcionado ao problema do oráculo, isto e, na dificuldade em avaliar se a execução está de acordo com a especificação. O objetivo desta proposta de doutorado é prover uma abordagem de geração de oráculos de teste para modelos simulink-like que contemple as características previamente resumidas. Especificamente, é proposto um processo, métodos, procedimentos e uma ferramenta que viabilizem a geração parcialmente automatizada de oráculos de teste para modelos Simulink-like. Como contribuição principal, é esperada a melhora da qualidade, custo e tempo do processo de validação de sistemas embarcados suportados por modelagem em Simulink e ferramentas similares

Embedded systems are present in many fields of application where failure may be critical. Such systems often possess characteristics that hampers the testing activity, as large amount of produced data and temporal requirements which must be specified and evaluated. There are tools that support the development of models for analysis and simulation still in the design stage. After being evaluated, a model may be used as basis to the implementation. In this case, it is important to ensure that the model is consistent with the specification. Otherwise, a divergence will be propagated to the final code. Therefore, the model must be tested prior to the codification. Simulink is a standard development and simulation tool for models of embedded systems. Its wide application in the industry has promoted the creation of free-software alternatives, as XCos. In the literature, there are researches which seek to improve the testing activity for Simulink-like models. The proposed solutions usually focus on test case selection strategies. However, little efforts have been directed to the oracle problem, that is, the difficulty in evaluating if an execution agrees with the specification. The objective of this doctorate proposal is to provide an oracle generation approach for Simulink-like models which addresses the characteristics previously summarized. Specifically, it is proposed a process, methods, procedures and a tool that enable the partially-automated generation of oracles for such models. As a main contribution, it is expected an improvement in the evaluation process of embedded systems in terms of quality, cost and time / Sistemas embarcados estão presentes em diversas áreas de aplicação em que falhas podem ser críticas. Tais sistemas frequentemente possuem características que tornam a fase de teste particularmente desafiadora, como a produção de grande quantidade de dados e requisitos temporais que precisam ser validados de acordo com a especificação. Existem ferramentas que auxiliam no desenvolvimento de modelos para análise e simulação do comportamento de sistemas embarcados ainda na fase de design. Após ser avaliado, o modelo pode ser usado como base para a implementação. Neste caso, deve-se buscar garantir que um modelo esteja de acordo com a especificação. Do contrário, tal divergência será propagada para a implementação. Portanto, e importante que o modelo seja testado antes da fase de implementação. Simulink e uma ferramenta-padrão de desenvolvimento e simulação de modelos de sistemas embarcados. Sua ampla aplicação na indústria incentivou a criação de alternativas de software livres como XCos. Na literatura, existem pesquisas que visam a aprimorar a atividade de teste de modelos Simulink-like. As soluções propostas geralmente focam em estratégias de seleção de casos de teste. Mas pouco esforço tem sido direcionado ao problema do oráculo, isto e, na dificuldade em avaliar se a execução está de acordo com a especificação. O objetivo desta proposta de doutorado é prover uma abordagem de geração de oráculos de teste para modelos simulink-like que contemple as características previamente resumidas. Especificamente, é proposto um processo, métodos, procedimentos e uma ferramenta que viabilizem a geração parcialmente automatizada de oráculos de teste para modelos Simulink-like. Como contribuição principal, é esperada a melhora da qualidade, custo e tempo do processo de validação de sistemas embarcados suportados por modelagem em Simulink e ferramentas similares