Especificação, Modelação e Projecto de Sistemas Embutidos
Universidade de Aveiro
Disciplina opcional do 5º ano dos Mestrados Integrados em:
- Engª de Electrónica e Telecomunicações
- Engª de Computadores e Telemática
Índice
- Novidades
- Docentes
- Apresentação da disciplina
- Planificação e slides das aulas teóricas
- Temas/artigos para discussão nas aulas teóricas
- Recursos para as aulas práticas
- Lista de miniprojectos
Novidades
- [18-Set-2009] Início das aulas : Adiado de 18 para para 25-Set-2009
- [22-Out-2009] Lista completa de temas para apresentações disponível
- [29-Out-2009] Lista completa de mini-projectos disponível
- [17-Nov-2009] Avaliação contínua: trabalhos pesquisa / trabalhos práticos
- [23-Nov-2009] Os resultados do inquérito preenchido nas aulas de 13/11 e 27/11 serão divulgados, dentro de 1 a anos, em http://sexlab.web.ua.pt/
- [22-Dez-2009] Avaliação contínua (actualização): trabalhos pesquisa / trabalhos práticos
- [8-Jan-2010] Sessão de apresentações Segunda-feira, dia 11/Janeiro, 14H00-16H00, Sala 320.
- [8-Jan-2010] Indicações para o exame:
- O exame é com consulta, mas apenas são permitidos materiais de consulta em papel.
Em particular não será permitido o uso de computadores pessoais, telemóveis ou quaisquer outros dispositivos que permitam comunicação. - Não será permitida a partilha de materiais de consulta.
- Os alunos devem fazer-se acompanhar de uma máquina de calcular
- O exame é com consulta, mas apenas são permitidos materiais de consulta em papel.
- [15-Jan-2010] Sessão de dúvidas: Segunda-feira, 18/Janeiro, 16H30-18H00, Gab. 321 ou Lab. 319.
- [18-Jan-2010] Avaliação global
-
[22-Jan-2010] Avaliação após exame
Consulta de testes Segunda-feira, 25/Jan., 9H30-11H00, Gab. 321.
Docentes
- Responsável: Paulo Pedreiras
- Contactos: DETI Gab. 321, pbrp@ua.pt
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Apresentação da disciplina
Enquadramento e motivação
Na actualidade os SE estão presentes em quase todos os aspectos do nosso quotidiano. Sem ser exaustivo podem referir-se a título de exemplo:- Electrónica de consumo:
> PDAs, MP3/4, consolas de vídeo-jogos, câmeras digitais (fotográficas e de filmar), impressoras, máquinas de lavar, torradeiras, frigoríficos, fornos microondas, aparelhos de ar condicionado, ...
- Telecomunicações:
> equipamentos de rede (e.g. routers, switches, etc.), terminais (e.g. telemóveis), centrais de comutação, ...
- Sistemas de transporte:
> veículos automóveis, gerindo sistemas de controlo do motor (e.g. injecção) e segurança (e.g. ABS, ESP), sistemas de gestão de tráfego (e.g. semáforos), ...
- Equipamentos médicos:
> sistemas de monitorização de sinais vitais, sistemas de imagiologia médica, controlo de equipamentos de tratamento (e.g. radioterapia), ...
- O número de funções que executam é normalmente limitado (dedicados)
- O hardware é customizado; apenas os componentes necessários para servir a aplicação são empregues;
- O software de aplicação é adaptado especificamente ao sistema
- Os SE têm restrições severas em termos de performance, memória, consumo de energia, ...
- Frequentemente são empregues no controlo de sistemas físicos, tendo de reagir a variações no sistema em intervalos de tempo curtos e determinísticos
- Podem possuir requisitos de fiabilidade extremos (e.g. é complicado efectuar manutenção a um SE presente num satélite)
Objectivos da disciplina
- (Re)Conhecer a especificidade dos sistemas embutidos (SE) e identificar as diversas vertentes das restrições que lhes aparecem normalmente associadas;
- Estudar as arquitecturas e paradigmas de software tipicamente usadas para o desenvolvimento de SE;
- Conhecer os recursos de hardware e software usados habitualmente no desenvolvimento de SE e avaliar a sua adequação a situações concretas;
- Compreender o ciclo de projecto de SE;
- Conhecer alguns dos paradigmas de especificação e modelação de sistemas embutidos mais representativos;
- Capacidade de utilização dos conhecimentos adquiridos nas diversas fases do projecto de sistemas embutidos, envolvendo nomeadamente a especificação, a modelação, a simulação e a síntese.
Funcionamento da disciplina
De um modo geral as actividades a desenvolver ao longo do semestre enquadram-se nas seguintes classes:- Aulas Teóricas
> Carácter essencialmente expositivo. A participação é, todavia, bem-vinda e valorizada - Aulas “hands on”
> familiarização com algumas ferramentas de modelação, simulação e síntese - Aulas Práticas
> Desenvolvimento de mini-projectos em grupo (complementado com algum trabalho fora das aulas) - Trabalho de pesquisa
> Realização de uma pesquisa bibliográfica sobre um dado tema da área dos SE, incluindo apresentação e discussão em aula teórica
Avaliação
- Época normal:
- Teórica: 50%
> Exame: 40%, participação nas sessões de discussão: 10% (5% pelo docente, 5% pelos pares) - Prática: 50%
> Mini-projecto: relatórios-25%, log book-5%, apresentações-10%. Trabalho complementar às sessões tutoriais: 10% - Época de recurso:
- Teórica: 50%
> Exame - Prática: 50%
> Nota correspondente da época normal ou exame prático - Nota mínima de 7 valores para qualquer das componentes
-
Notas sobre o exame:
O exame é com consulta. Os alunos poderão (e deverão) trazer consigo cópias em papel dos materiais pedagógicos da disciplina, bem como notas pessoais que eventualmente possuam. Não é permitido o uso de dispositivos electrónicos (computadores portáteis, notebooks, PDAs, ...) para consulta dos materiais pedagógicos.
Este conjunto de exercícios é ilustrativo do tipo de questões que irão compor o exame.
Bibliografia
- Marwedel, P., “Embedded System Design”, Springer, 2003
- Buttazzo, G., “Hard Real-Time Computing Systems: Predictable Scheduling Algorithms and Applications”,2nd Ed., Springer, 2004
- Campbell, S., L., J.P. Chancelier, R. Nikoukhah, “Modeling and Simulation in Scilab/Scicos”, Springer, 2005
- Douglass, B. P., D. Harel, “Real-Time UML: Developing Efficient Objects for Embedded Systems”, 2nd Ed., Addison Wesley Longman
Edições anteriores
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Planificação e slides das aulas teóricas
- Módulo 1: Introdução
- Definição de SE, importância, requisitos, etc (Slides)
- Módulo 2: Especificação e modelação
- Requisitos (Slides)
- Apresentação e caracterização de algumas metodologias
- Taxonomia
- Características, limitações, ...
- StateCharts (Slides)
- SDL (Slides)
- Process Networks (Slides)
- Petri-nets (Slides)
- Módulo 3: Tópicos sobre SOs e comunicações em ES
- Módulo 4: Validação
- Verificação de modelos (Model Checking) - Uppaal
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Temas/artigos para discussão nas aulas teóricas
- Modelação de Sistemas com SCICOS/SCILAB (Slides)
Link - AADL (Slides)
Link - SysML tool (Slides)
Link - Real men program in C (Slides)
Link - UML Statechart Framework for Java and C++ (Slides)
Link - UML para Embedded Systems (Slides)
Link - Modelação de Sistemas Embutidos Industriais com UML
Link - Model-Driven Development for Embedded Systems
Link - Modelica: o que é e para que serve? (Slides)
Link - Trabalho 1 : Captura de máquinas de estados em linguagens de programação sequenciais (Slides)
Exemplo com timers e interface assíncrono com teclado em Linux - Trabalho 2 : Uso do Simulink - Introdução (Slides)
- Trabalho 3 : Modelação de sistemas com o TrueTime
- Modelação de Sistemas com SCICOS/SCILAB
- Modelação, em TrueTime, de um sistema tipo "Bola na Calha". Interface para avaliação de estratégias e parâmetros de controlo.
- Modelação em TrueTime de um protocolo do tipo "onda" para redes wireless.
- Modelação, em TrueTime, de um Sistema Distribuido de Segunda Ordem, com base na rede CAN. Avaliação do impacto da interferência e erros no desempenho de controlo.
- Modelação, em TrueTime, de um Sistema Distribuido de Segunda Ordem, com base na rede TTP. Avaliação do impacto da interferência e erros no desempenho de controlo.
- Modelação, em TrueTime, de um Sistema Distribuido de Segunda Ordem, com base na rede Switched Ethernet. Avaliação do impacto da interferência e erros no desempenho de controlo.
- Modelação, em TrueTime, de um Sistema Distribuido de Segunda Ordem, com base na rede IEEE 802.11b. Avaliação do impacto da interferência e erros no desempenho de controlo.
- Modelação, em TrueTime, de um Sistema Distribuido de Segunda Ordem, com base na rede IEEE 802.15.4 (ZigBee). Avaliação do impacto da interferência e erros no desempenho de controlo.
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Recursos para as aulas práticas
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Mini-projectos
Indicações para a apresentação dos mini-projectos
As apresentações dos trabalhos práticos decorrerão na última aula teórica e serão organizadas em blocos de 10 min por grupo. Durante esse tempo, cada grupo deverá efectuar uma breve apresentação, cerca de 5 min., seguida de demonstração. A apresentação não poderá ter mais de 4 a 5 slides ou transparências sobre: 1-Objectivos, 2-Enquadramento, 3-Abordagem, 4-Resultados, 5-Ponto da situação.
O relatório deverá ser entregue até ao dia 8 de Janeiro de 2010 e está limitado a 10 páginas, excluíndo eventuais anexos técnicos. O respectivo formato deverá obedecer às seguintes indicações: folha de capa com nome da disciplina, do docente, do ano lectivo, do trabalho e dos autores, texto em coluna simples, espaçamento simples entre linhas, tipo de letra TimesNewRoman tamanho 11 ou 12, margens laterais de 2,5cm e indicação do número de página no rodapé. A respectiva estrutura deverá seguir os pontos acima referidos para organizar a apresentação. O objectivo do relatório é o de explicar a abordagem usada na resolução do problema proposto bem como os resultados obtidos. Será também o sítio indicado para salientar os detalhes considerados relevantes e que poderiam ter passado despercebidos na apresentação.
No caso do trabalho não estar concluído na data da apresentação, esta deverá mostrar o estado actual podendo haver uma nova apresentação a realizar perto da data da entrega do relatório.
Durante a última aula haverá uma verificação dos livros de registo!