Laiteohjaimien Structured Text -kielisten ohjelmien luonti käyttäen simulointityökaluja

Model-based design is a relatively new technique of developing software for embedded systems. It aims to reduce the cost of the software development process by generating the code from a simulation model. The code is generated automatically using a tool that is developed for this purpose. This way the errors in the system can be found and eliminated early in the development process compared to traditional software development project for embedded systems. As mentioned, the tools are at the time of this study still relatively new, and especially when considering code that has to comply with functional safety standards, the code has to fulfill certain requirements and it has to be clear enough so that it can be traced back to each function of the model. This study aims to determine how well these methods can be used with software development for embedded systems in mind. More precisely, this thesis focuses on MathWorks’ Simulink as the modelling software, and CODESYS as the coding language of the programmable logic controller and ultimately the compatibility of these with each other. The workflow of a model-based design software generation process is determined and presented as the result of this study. That process includes building, testing and verifying the model, preparing it for code generation, configuring and using the code generation tool and finally verifying the generated code. An example model of a battery cell balancing system for the code generation process is built, and thus that area is also studied. In the end of this study, some different possible uses of this technique are briefly discussed as well as further possible areas of study regarding this topic.Mallipohjainen ohjelmistosuunnittelu on melko uusi tekniikka sulautettujen järjestelmien ohjelmistosuunnittelussa. Sillä tähdätään pienempiin kehityskustannuksiin luomalla järjestelmien koodi suoraan simulointiin tehdystä systeemin mallista. Koodi luodaan hyödyntäen automatisoituja työkaluja, jotka ovat kehitetty tähän tarkoitukseen. Näin toimien mahdolliset kehitysvaiheessa tulevat virheet voidaan huomata ja poistaa paljolti jo hyvin aikaisessa vaiheessa kehitystyötä verrattuna perinteiseen sulautettujen järjestelmien ohjelmistokehitykseen. Kuten mainittu, tähän tarvittavat työkalut ovat tämän työn kirjoittamisen aikaan vielä melko uusia, ja erityisesti turvallisuuskriittistä koodia ajatellen koodin on täytettävä tietyt vaatimukset ja sen on oltava riittävän selkeää, jotta tietyt osat koodista voidaan jäljittää vastaaviin osiin mallista. Tämän työn tarkoituksena on selvittää, onko nämä menetelmät käyttökelpoisia sulautettujen järjestelmien ohjelmistokehitystä varten. Erityisesti tämä työ keskittyy MathWorks:n simulointiohjelmistoon Simulink, sekä ohjelmoitavan logiikan yhteydessä käytettyyn ohjelmointikieleen CODESYS sekä näiden yhteensopivuutta tätä prosessia ajatellen. Mallipohjaisen ohjelmistosuunnitteluprosessin suositeltu työnkulku mainittuja työkaluja hyödyntäen määritellään ja esitetään työn tuloksena. Tähän prosessiin kuuluu mallin rakentaminen, sen testaaminen ja toiminnallisuuden todentaminen, sen valmistelu koodin luontia varten, koodin luontiohjelmiston määritys ja käyttö sekä lopulta luodun koodin testaaminen ja toiminnallisuuden todentaminen. Esimerkkinä rakennetaan malli, joka tasapainottaa akkukennojen jännitteitä, jonka vuoksi myös tätä aihetta tutkitaan hieman. Työn lopussa käsitellään lyhyesti mahdollisia erilaisia tätä tekniikkaa hyödyntäviä sovelluksia sekä pohditaan millä tavoin tätä aihetta voisi tutkia edelleen

Functional Big-step Semantics

When doing an interactive proof about a piece of software, it is important that the underlying programming language’s semantics does not make the proof unnecessarily difficult or unwieldy. Both smallstep and big-step semantics are commonly used, and the latter is typically given by an inductively defined relation. In this paper, we consider an alternative: using a recursive function akin to an interpreter for the language. The advantages include a better induction theorem, less duplication, accessibility to ordinary functional programmers, and the ease of doing symbolic simulation in proofs via rewriting. We believe that this style of semantics is well suited for compiler verification, including proofs of divergence preservation. We do not claim the invention of this style of semantics: our contribution here is to clarify its value, and to explain how it supports several language features that might appear to require a relational or small-step approach. We illustrate the technique on a simple imperative language with C-like for-loops and a break statement, and compare it to a variety of other approaches. We also provide ML and lambda-calculus based examples to illustrate its generality

Conversion of ST Control Programs to ANSI C for Verification Purposes

The paper presents a Behavioral Interface Specification Language for control programs written in ST language of IEC 61131-3 standard. The specification annotations are stored as special comments in ST code. The code and comments are then converted into ANSI C form for further transformation with Caduceus and Why tools. Verification of compliance between specification and code is performed in Coq