5 research outputs found

    Towards the Formal Verification of a Distributed Real-Time Automotive System

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    We present the status of a project which aims at building, formally and pervasively verifying a distributed automotive system. The target system is a gate-level model which consists of several interconnected electronic control units with independent clocks. This model is verified against the specification as seen by a system programmer. The automotive system is implemented on several FPGA boards. The pervasive verification is carried out using combination of interactive theorem proving (Isabelle/HOL) and model checking (LTL)

    Proceedings of the Second NASA Formal Methods Symposium

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    This publication contains the proceedings of the Second NASA Formal Methods Symposium sponsored by the National Aeronautics and Space Administration and held in Washington D.C. April 13-15, 2010. Topics covered include: Decision Engines for Software Analysis using Satisfiability Modulo Theories Solvers; Verification and Validation of Flight-Critical Systems; Formal Methods at Intel -- An Overview; Automatic Review of Abstract State Machines by Meta Property Verification; Hardware-independent Proofs of Numerical Programs; Slice-based Formal Specification Measures -- Mapping Coupling and Cohesion Measures to Formal Z; How Formal Methods Impels Discovery: A Short History of an Air Traffic Management Project; A Machine-Checked Proof of A State-Space Construction Algorithm; Automated Assume-Guarantee Reasoning for Omega-Regular Systems and Specifications; Modeling Regular Replacement for String Constraint Solving; Using Integer Clocks to Verify the Timing-Sync Sensor Network Protocol; Can Regulatory Bodies Expect Efficient Help from Formal Methods?; Synthesis of Greedy Algorithms Using Dominance Relations; A New Method for Incremental Testing of Finite State Machines; Verification of Faulty Message Passing Systems with Continuous State Space in PVS; Phase Two Feasibility Study for Software Safety Requirements Analysis Using Model Checking; A Prototype Embedding of Bluespec System Verilog in the PVS Theorem Prover; SimCheck: An Expressive Type System for Simulink; Coverage Metrics for Requirements-Based Testing: Evaluation of Effectiveness; Software Model Checking of ARINC-653 Flight Code with MCP; Evaluation of a Guideline by Formal Modelling of Cruise Control System in Event-B; Formal Verification of Large Software Systems; Symbolic Computation of Strongly Connected Components Using Saturation; Towards the Formal Verification of a Distributed Real-Time Automotive System; Slicing AADL Specifications for Model Checking; Model Checking with Edge-valued Decision Diagrams; and Data-flow based Model Analysis

    Modeling and verifying the FlexRay physical layer protocol with reachability checking of timed automata

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    In this thesis, I report on the verification of the resilience of the FlexRay automotive bus protocol's physical layer protocol against glitches during message transmission and drifting clocks. This entailed modeling a significant part of this industrially used communictation protocol and the underlying hardware as well as the possible error scenarios in fine detail. Verifying such a complex model with model-checking led me to the development of data-structures and algorithms able to handle the associated complexity using only reasonable resources. This thesis presents such data-structures and algorithms for reachability checking of timed automata. It also present modeling principles enabling the construction of timed automata models that can be efficiently checked, as well as the models arrived at. Finally, it reports on the verified resilience of FlexRay's physical layer protocol against specific patterns of glitches under varying assumptions about the underlying hardware, like clock drift.In dieser Dissertation berichte ich über den Nachweis der Resilienz des Bitübertragungsprotokolls für die physikalische Schicht des FlexRay-Fahrzeugbusprotokolls gegenüber Übertragungsfehlern und Uhrenverschiebung. Dafür wurde es notwendig, einen signifikanten Teil dieses industriell genutzten Kommunikationsprotokolls mit seiner Hardwareumgebung und die möglichen Fehlerszenarien detailliert zu modellieren. Ein so komplexes Modell mittels Modellprüfung zu überprüfen führte mich zur Entwicklung von Datenstrukturen und Algorithmen, die die damit verbundene Komplexität mit vernünftigen Ressourcenanforderungen bewältigen können. Diese Dissertation stellt solche Datenstrukturen und Algorithmen zur Erreichbarkeitsprüfung gezeiteter Automaten vor. Sie stellt auch Modellierungsprinzipien vor, die es ermöglichen, Modelle in Form gezeiteter Automaten zu konstruieren, die effizient überprüft werden können, sowie die erstellten Modelle. Schließlich berichtet sie über die überprüfte Resilienz des FlexRay-Bitübertragungsprotokolls gegenüber spezifischen Übertragungsfehlermustern unter verschiedenen Annahmen über die Hardwareumgebung, wie etwa die Uhrenverschiebung.DFG: SFB/TRR 14 "AVACS - Automatische Verifikation und Analyse komplexer Systeme

    Formal verification of a small real-time operating system

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    The foundation of this thesis is a distributed real-time system that connects several electronic control units (ECUs) with a communication bus. Each ECU consists of a processor executing the real-time operating system OLOS and several applications on the one hand, and an interface to the bus (ABC) on the other hand. OLOS provides application scheduling and controls the communication with the bus. The applications may communicate with OLOS via so-called system calls. For applications written in high-level languages these calls are available in terms of library functions. First, we present the design and the implementation of OLOS and its necessary library functions. Thereafter, we introduce the abstract model of an entire ECU which specifies the interface to the bus (ABC), process models and the behaviour of OLOS. Then, we formulate a simulation theorem between the abstract ECU model and a model that embeds the concrete OLOS implementation. The proof of this theorem provides us with the implementation correctness of OLOS. Based on the formal correctness of our operating system, the last section of this thesis presents an approach to pervasively verify applications that are executed under OLOS on a single ECU.Grundlage dieser Arbeit ist ein verteiltes Echtzeitsystem, welches mehrere elektronische Kontrolleinheiten (ECUs) mit einem Kommunikationsbus verbindet. Jede dieser Kontrolleinheiten besteht aus einer Schnittstelle zum Bus (ABC) und einem Prozessor, welcher das Echtzeitbetriebssystem Olos und mehrere Anwendungen ausführt. Olos organisiert die Ausführungszeit der Anwendungen auf dem Prozessor und steuert deren Kommunikation mit dem Bus. Die Anwendungen haben die Möglichkeit, über sogenannte Systemaufrufe mit dem Betriebssystem zu kommunizieren. Diese stehen den Anwendungen, die in höheren Programmiersprachen geschrieben sind, in Form von Bibliotheksfunktionen zur Verfügung. Zuerst stellen wir den Entwurf und die Implementierung von Olos und den notwendigen Bibliotheksfunktionen vor. Danach beschreiben wir das abstrakte Modell einer vollständigen ECU, welches die Schnittstelle zum Bus (ABC), Prozessmodelle und das Verhalten des Betriebssystems Olos festlegt. Wir formulieren ein Simulationstheorem zwischen dem abstrakten ECU Modell und einem Modell mit eingebetteter konkreter Olos-Implementierung. Der Beweis dieser Aussage liefert uns die Implementierungskorrektheit von Olos. Im letzten Teil der Arbeit benutzen wir dieses Ergebnis als Grundlage für einen Ansatz, mit dem durchgängig Anwendungen verifiziert werden können, die unter Olos auf einer elektronischen Kontrolleinheit ausgeführt werden
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