Méthodologie de développement des services de communication temps-réel d'un intergiciel embarqué dans l'automobile, Design methodology of real-time communication services for an automotive embedded middleware

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Sous la direction de Françoise Simonot-Lion
Thèse soutenue le 14 septembre 2006: INPL
Notre objectif est de proposer une méthodologie pour le développement d'un intergiciel embarqué dans l'automobile offrant des services de communication aux applications. Le cadre d'utilisation de nos travaux est la conception de systèmes embarqués dans les véhicules. Ces applications requièrent un intergiciel capable de fournir des services standards de communication, qui cachent la localisation des participants aux échanges, qui masquent l'hétérogénéité des plates-formes de communication, et qui garantissent le respect des contraintes temporelles imposées sur l'échanges et sur l'exécution des participants. La méthodologie proposée vise la conception d'un intergiciel optimisé et pour cela aborde deux aspects : la spécification d'une architecture d'implémentation, et la construction d'une configuration faisable. L'architecture d'implémentation est optimisée dans le sens où l'intergiciel est adapté à l'environnement d'exécution (le système d'exploitation OSEK/VDX OS), et minimise son utilisation des ressources disponibles. Elle apporte une réponse, d'une part, au niveau de la spécification d'une architecture logicielle (construite à l'aide de design patterns ), et, d'autre part, à la manière dont cette architecture est déployée sur une plate-forme concrète (sous la forme d'un ensemble de tâches). La procédure proposée pour la construction de la configuration de l'intergiciel calcule les caractéristiques temporelles faisables de l'intergiciel et des trames émises par les stations d'un réseau CAN. Elle prévoit aussi une étape pour le calcul d'une allocation de priorités faisable pour les tâches de l'application sur chaque station. L'optimalité de la configuration est atteinte en assurant le respect de toutes les contraintes temporelles imposées sur les échanges et sur l'exécution des tâches de l'application et de l'intergiciel.
-Systèmes embarqués dans l'automobile
-Intergiciel
-Optimisation
-Configuration
Our objective is to propose a methodology for the development of an automotive embedded middleware that provides communication services to the applicative level software. This work is focused on the design of automotive functions, where the nowadays context demands a middleware capable of offering standard communication services, hiding the localization of the participants in the exchanges, masking the heterogeneity of communication platforms, and ensuring that the timing constraints imposed on the exchanges and on the execution of the participants are met. The proposed methodology is aimed for the design of an optimised middleware. For this purpose, it deals with two topics: the specification of an implementation architecture, and the construction of a feasible configuration. The implementation architecture is optimised because the middleware is well adapted to its execution environment (operating system OSEK/VDX OS), and minimizes the utilization of the available resources. It contributes, on the one hand, to a specification of a software architecture (built using design patterns), and, on the other hand, to mechanisms allowing to deploy this software architecture onto a concrete platform (under the form of a set of tasks). The algorithm proposed for the construction of a configuration determines feasible timing characteristics for the middleware and for the frames exchanged over a CAN bus. It covers also the calculation of a feasible set of priorities for the applicative tasks executing on each station of the bus. The correctness of the configuration is achieved by ensuring that the timing constraints imposed on the exchanges and on the execution of the applicative and middleware tasks are met.
-Automotive embedded systems
-Software engineering
-Middleware
-Optimisation
-Configuration
Source: http://www.theses.fr/2006INPL037N/document
Publié le : lundi 24 octobre 2011
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D´epartement de formation doctorale en informatique
Institut National ´Ecole doctorale IAEM Lorraine
Polytechnique de Lorraine
M´ethodologie de d´eveloppement des
services de communication temps-r´eel
d’un intergiciel embarqu´e dans
l’automobile
`THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le 14 Septembre de 2006
pour l’obtention du
Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
(sp´ecialit´e informatique)
par
Ricardo Santos Marques
Composition du jury
Pr´esident : Jeanine Souqui`eres Professeur (Universit´e Nancy 2)
Rapporteurs : Dieter Z¨obel Professeur (Universit´e de Koblenz-Landau)
Laurence Duchien Professeur (Universit´e de Lille)
´Examinateurs : Fran¸coise Simonot-Lion Professeur (Ecole de Mines de Nancy - INPL)
Nicolas Navet Charg´e de Recherche (INRIA)
Charles Andr´e Professeur (Universit´e de Nice Sophia Antipolis)
Invit´e : J¨orn Migge Ing´enieur (PSA Peugeot Citro¨en)
Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications — UMR 7503Professeur
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tication
.
de
.
tâc
.
hes
34
.
F
.
de
.
tergiciel
.
bibliothèque
.
fonctions,
.
hes
.
év
.
t
.
d'activ
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.3.2
.
ti
.
c
.
de
.
hes
.
l'in
.
l
26
.
2.4.1
.
Stratégies
.
prop
.
osées
.
par
.
Douglass
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
35
.
Résumé
.
c
.
6
.
soft
.
are
.
del
.
the
.
are
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
36
.
Les
.
p
.
erns
.
our
26
tergic
2.4.2
.
Stratégies
.
prop
.
osées
.
par
.
Saksena
.
et
.
al.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
vi
..
.
.
3.4.2
.
Le
.
diagramme
In
de
.
classes
.
et
.
le
.
mo
.
dèle
.
d'implé
.
men
.
tation
.
.
.
.
.
.
.
.
are
.
.
.
.
.
.
.
.
.
of
.
strategies
.
h
.
5.3.2
.
.
37
.
3.5
54
Résumé
Soft
du
.
c
.
hapitre
.
7
F
:
.
conguration
.
of
.
the
cation
frame
.
s
.
.
.
.
.
.
o
.
.
.
.
.
.
.
ev
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
e
.
.
.
h
.
.
.
to
.
.
.
.
37
.
3.5.1
onen
Con
.
train
.
tes
4.3.2
de
.
fraîc
.
heur
.
et
.
éc
.
héance
.
relativ
.
e
.
d'
Conguration
une
.
trame
.
.
4.3.2.3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
.
middlew
38
.
3.5.2
.
Algorithmes
.
de
.
frame
.
pac
51
k
and
ing
.
.
.
.
are
.
.
.
.
.
.
.
One
.
t
.
.
.
.
.
.
.
eac
.
t
.
.
.
.
.
One
.
's
.
.
.
.
.
5.3.4
.
the
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
.
are
39
iden
3.6
.
Résumé
.
du
.
c
.
hapitre
.
8
are
:
.
conguration
.
of
.
the
.
appli
.
cativ
.
e
.
and
49
middle
pac
w
.
are
.
tasks
.
.
.
.
.
.
.
.
.
39
49
3.7
the
Résumé
.
du
.
c
.
hapitre
.
9
.
:
y
qualit
.
y
.
of
.
service
.
monitoring
.
through
.
comm
.
unication
4.4
service
.
s
.
40
.
3.7.1
.
Services
.
de
.
notication
.
à
.
i
.
n
.
tégrer
50
.
tation
.
of
.
51
.
duction
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
F
.
middlew
.
activ
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
5.3
.
iden
.
.
.
.
40
.
3.7.2
.
Conséquences
.
sur
.
le
53
mo
for
dèle
v
d'i
.
mplémen
.
tation
.
de
.
l
.
'in
.
tergiciel
.
.
task
.
t
.
ev
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
53
.
for
40
gn
3.7.3
ose
Conséquences
.
sur
.
le
.
mo
.
dèle
.
de
se
comp
ti
osan
are
ts
.
logiciels
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.3.1.2
.
w
.
comp
.
ts
.
tication
.
.
41
.
3.8
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
49
.
Middlew
.
conguration
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.3.2.1
.
rame
.
king
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.3.2.2
41
of
P
middlew
artie
tasks
I
.
I
.
Con
.
tributions
.
Chapter
.
4
.
In
.
tro
.
duction
49
45
Priorit
4.1
allo
In
.
tro
.
duction
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
50
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Chapter
.
Implemen
.
m
.
del
.
the
.
are
.
5.1
45
tro
4.2
.
Comm
.
unication
.
services
.
pro
.
vided
.
b
.
y
.
the
.
mi
.
ddlew
.
are
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.2
.
unctionalities
.
the
.
are
.
their
.
ation
.
en
.
.
.
.
45
.
4.3
.
Metho
.
dology
.
for
.
the
52
de
Middlew
v
tasks
elopmen
tication
t
.
of
.
the
.
middlew
.
are
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3.1
.
task
.
eac
.
e
.
en
.
strategy
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
47
.
4.3.1
.
Generic
.
arc
.
hitecture
.
.
.
.
.
.
53
.
One
.
for
.
h
.
yp
.
of
.
en
.
strategy
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3.3
.
task
.
eac
.
si
.
al
.
purp
.
strategy
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
.
4.3.1.1
.
Iden
.
tication
53
of
Strategy
tasks
lected
.
iden
.
fy
.
middlew
.
tasks
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
vii
..
7
request
Con
.
ten
.
ts
.
5.4
.
Middlew
the
are
.
tasks
.
mo
.
del
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Recepti
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
solv
.
.
.
.
.
c
.
l
.
86
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
55
.
5.4.1
.
T
tro
ask
.
in
.
c
of
harge
.
of
7.1.2
the
.
constructi
The
o
.
n
relativ
and
.
the
on
transmission
Complexit
request
.
of
.
frames
.
.
.
.
.
55
Insertion:
5.4.1.1
.
Multifram
84
e
.
task
.
mo
.
del
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.3.2.3
.
.
.
.
.
handling
.
.
.
.
.
6.3.3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
frames
.
.
.
.
55
.
5.4.1.2
.
Generaliz
.
ed
7.1.1
m
.
ultiframe
.
ta
.
s
.
k
constrain
mo
.
del
.
.
.
.
of
.
.
.
.
.
.
.
a
.
.
.
.
.
7.1.2.3
.
b
.
.
.
problem
.
.
.
.
.
.
.
Heuristics
.
.
.
.
.
.
56
Bandwidth-Best-Fit
5.4.1.3
.
Other
.
solution
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
functi
.
.
.
.
.
.
.
Lo
.
.
.
.
.
.
.
.
.
e
.
.
.
.
.
.
.
86
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
and
.
frames
.
.
.
.
.
71
57
n
5.4.2
frames
T
.
ask
.
in
.
c
.
harge
.
of
tary
receiving
.
and
.
handling
.
frames
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
74
.
of
57
7.1
5.5
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
orm
.
problem
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
teeing
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
78
.
um
.
signal
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.1.2.2
.
deadline
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
o
58
w
Chapter
viour
6
are
Soft
81
w
of
are
.
mo
.
del
.
of
.
the
.
middlew
.
are
.
59
83
6.1
osed
In
the
tro
.
duction
.
.
.
.
.
.
.
.
7.2
.
reasing
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
84
.
insert()
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Decomp
.
n
.
ose()
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
85
.
optimization
.
ori
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
The
.
.
.
.
.
.
59
.
6.2
.
Design
.
patterns
.
for
.
the
Conclusion
middlew
.
a
.
re
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
viii
.
.
.
.
.
.
.
.
.
70
.
Construction
.
transmission
.
of
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.3.2.4
.
o
.
and
.
of
.
.
.
.
60
.
6.2.1
.
A
.
ctiv
.
e
.
ob
.
ject
.
pattern
.
.
71
.
Complemen
.
co
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
73
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
60
.
6.2.2
.
A
.
dapter
.
pattern
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Chapter
.
Conguration
.
the
.
75
.
In
.
duction
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
75
.
F
61
ulation
6.2.3
the
Observ
.
e
.
r
.
pattern
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
76
.
Guaran
.
freshness
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.1.2.1
.
maxim
.
age
.
a
.
.
.
.
.
.
63
.
6.2.4
.
Async
.
hronous
.
completion
.
tok
.
en
.
pattern
.
.
78
.
The
.
e
.
of
.
frame
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
81
.
Assumpti
.
ns
.
the
.
orst-case
66
eha
6.3
of
Class
middlew
diagram
tasks
a
.
nd
7.1.3
the
y
implemen
the
ta
.
t
.
ion
.
mo
.
del
.
of
.
the
.
middl
.
ew
.
are
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.1.4
.
prop
.
to
.
e
.
problem
.
.
.
.
68
.
6.3.1
.
Class
.
diagram:
.
comp
.
osition
.
of
.
design
.
patterns
83
.
The
.
dec
.
heuristic
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.2.1
.
function
.
.
.
.
68
.
6.3.2
.
Sequences
.
of
.
co
.
de
.
of
.
the
.
middl
.
ew
.
are
.
tasks
.
.
.
.
7.2.2
.
osition:
.
o
.
de
.
omp
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.2.3
.
cal
70
a
6.3.2.1
g
Storage
thm
of
.
signal
.
v
.
al
.
ues
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.3
.
Semi-Exhaustiv
.
heuristic
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
70
.
6.3.2.2
7.4
Retriev
.
al
.
of
.
si
.
gna
.
l
.
v
.
alues
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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