Élaboration d'une méthodologie de conception des systèmes embarqués basée sur la transformation du modèle fonctionnel de haut niveau vers le prototype virtuel

La croissance rapide des progrès technologiques combinée aux demandes exigeantes de l’industrie entraîne une augmentation de la complexité des systèmes embarqués. Cette complexité impose plusieurs contraintes et critères à respecter pour produire des systèmes compétitifs et robustes. Aussi, les méthodologies de conception ont grandement évolué au cours des dernières années pour encadrer le développement de ces systèmes complexes et assurer leur conformité aux requis initiaux. C’est ainsi que de nouvelles approches basées sur des modèles sont apparues, pour pallier à ces difficultés et maîtriser le niveau de complexité. Mais souvent ces approches basées sur des modèles traitent les aspects fonctionnels et logiciels du système sans prendre en considération les aspects d’exécution sur de réelles plateformes matérielles. Les travaux développés dans le cadre de ce projet de recherche visent à mettre en oeuvre une nouvelle méthodologie de conception des systèmes embarqués. Cette méthodologie permet d’établir un lien entre le niveau fonctionnel des modèles et la plateforme d’exécution matérielle de l’application en question. L’approche développée est basée sur l’utilisation du langage de modélisation AADL pour décrire le comportement logiciel du système embarqué à un haut niveau d’abstraction. Ensuite, une chaîne de transformation automatique convertit le modèle AADL vers un modèle SystemC. Finalement, l’environnement Space Studio est utilisé pour construire un prototype virtuel de la plateforme. Cet environnement permet l’exécution des aspects fonctionnels du système sur des ressources matérielles. Les performances du système peuvent ainsi être validées et raffinées en se basant sur une exploration architecturale de la plateforme matérielle. Une application d’imagerie a été exploitée en tant qu’étude de cas pour expérimenter ce flot. Il s’agit d’une application de décodage vidéo MJPEG (Motion JPEG). Durant l’expérimentation, un modèle AADL de l’application MJPEG a été développé décrivant son comportement fonctionnel. Ensuite, la chaîne de transformation utilisée traduit automatiquement le modèle AADL en un modèle SystemC. Le modèle SystemC a servi comme élément de base représentant l’aspect logiciel dans l’environnement de prototypage virtuel et de conception conjointe Space Studio. L’outil Space Studio s’est montré utile en permettant la création rapide d’un prototype de plateforme matérielle d’exécution, le partitionnement des fonctions logicielles sur des ressources matérielles et la validation et raffinement des performances du système. Les résultats d’expérimentation obtenus furent concluants. La vitesse d’exécution a été visiblement augmentée et le temps pris pour achever la simulation du système a été réduit de 81.86%. En ce qui concerne le taux d’occupation du processeur quant à lui a considérablement diminué, ce qui pourra ainsi diminuer le taux de puissance consommée par les ressources matérielles. Ainsi le traitement de données par unité de temps s’est amélioré 12 fois de plus après le raffinement porté sur l’assignement des fonctions logicielles sur la plateforme matérielle. Dans le cadre de ce projet, un article scientifique a été publié (Benyoussef et al., Février 2014) à la conférence ERTS 2014 (Embedded Real Time Software and Systems). Ce travail présente le contexte et la problématique liée aux méthodologies basées sur des modèles, la nouvelle approche de modélisation développée ainsi qu’une preuve de concept avec une application de décodage MJPEG