Prototypage de Systèmes Embarqués

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    01-Nov-2014

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  • 1. Prototypage des systmes embarqus Nicolas Dulac 1, Sbastien Boisgrault 2, Bruno Steux 2 1 Intempora 2, place Jules Gvelot 92130 Issy-Les-Moulineaux, France 2 CAOR,Centre de Robotique, Mines ParisTech, 60, boulevard Saint Michel 75272 Paris Cedex 06, France Nicolas.Dulac@intempora.com Sebastien.Boisgerault@mines-paristech.fr Bruno.Steux@mines-paristech.fr Depuis plus de dix ans, le ple Architecture Logicielle et Systmes Embarqus du CAOR dveloppe des plate-formes logicielles rpondant aux besoins des concepteurs de systmes robotiques mobiles et de systmes de transport intelligents. Ces activits ont donn lieu en 1998 et 1999 au dveloppement de la technologie RT Maps[3] pour Real-Time Multi-sensor Advanced Prototyping Software suivi en octobre 2000, de la cration de la socit Intempora[7]. Ce dveloppement technologique se prolonge aujourd'hui au travers du projet AROS[1] du CAOR. Rcemment, le CAOR a galement initi une activit pour la conception d'interfaces homme-machine ddies aux systmes automobiles[5]. Cette activit rpond l'utilisation accrue d'crans embarqus notamment sur les vhicules haut de gamme et les prototypes qui viennent complter ou se substituer aux systmes d'informations et de contrle classiques. I. RT Maps, histoire d'un transfert technologique russi En 1997, Bruno Steux (aujourd'hui enseignant-chercheur au CAOR) et Pierre Coulombeau entament leur thse au Centre de Robotique sur des systmes embarqus de perception par fusion de donnes (dtection de lignes blanches, dtection d'obstacles par fusion vision + radar, . . . ). Par souci d'ecacit, et pour pouvoir se consacrer aux recherches scientiques plutt qu'aux problmes communs de programmation, ils consacrent une anne au dveloppement d'une technologie modulaire pour le prototypage rapide d'applications temps-rel multi-capteurs : la technologie RT Maps. En 2000, le projet europen CarSense dirig par FIAT est la recherche d'un outil permettant l'enregistrement simultan et synchronis des donnes de multpiles capteurs (camras, lidars, radars, GPS, sonars, . . . ). RT Maps est retenu, et la socit Intempora est cre an de poursuivre le dveloppement de l'outil et d'en assurer sa commercialisation, ceci avec le soutien de l'ANVAR (devenu OSEO) et de ses premiers clients. Aujourd'hui, Intempora compte bon nombre de rfrences industrielles prestigieuses en France et l'tranger, telles que VALEO, RENAULT, PSA, THALES, ICHIKOH (Japon) mais aussi dans le domaine acadmique l'INRIA, l'INRETS, le LCPC, le SwRI (USA), Q.U.T. (Australie), etc. Le partenariat fort liant Intempora et le Centre Robotique s'est poursuivi dans le cadre de projets de recherche nationaux et europens tels que PUVAME, REACT et COM2REACT. Aujourd'hui encore, forts de cette exprience, nous travaillons ensemble dans le cadre des projets Edona[4] orient vers la conception d'IHM embarques, et AROS[1] (Agile Robust Operating Service) un projet auquel collaborent galement VALEO et l'INRIA visant au dveloppement d'une nouvelle plateforme de dveloppement pour l'embarqu et les systmes distribus. II. L'outil RT Maps Dans les domaines de la perception et du contrle embarqus, que ce soit en robotique, automobile, ou surveillance, la diversit des tech- nologies mettre en oeuvre, en terme d'interfaces matrielles et d'al- gorithmes, ncessite l'utilisation d'outils performants et hautement modulaires. RT Maps permet la mise en oeuvre rapide et l'intgration facile de capteurs htrognes et asynchrones (camras, bus CAN, GPS, li- dars, radars, centrales inertielles, capteurs IP, srie, etc.) Le modle de dveloppement par composants permet d'assurer l'vo- lutivit des applications ainsi que la capitalisation des travaux eec- tus. Un SDK (Software Development Kit) en C/C++ permet au dveloppeur d'crire lui-mme ses propres composants et d'y intgrer ses algorithmes. Les fonctionnalits de datation prcise de chaque chantillon de don- ne entrant dans le systme, associes un moteur d'excution multi-threads, permettent de grer ecacement les problmatiques de la fusion de donnes.
  • 2. Les fonctions d'enregistrement et de rejeu temps-rel des ux de donnes capteurs permettent d'une part de travailler sur table l'aide de scnarios de donnes relles pralablement enregistres en se replaant dans le conditions de fonc- tionnement, et d'autre part la comparaison et la validation des capteurs et algorithmes mis en oeuvre. L'change de composants (i.e. de briques fonctionnelles) compils ou non, ainsi que d'enregistrements de donnes cap- teurs facilite grandement la coopration entre direntes quipes en protgeant si ncessaire la proprit intellectuelle des dveloppements. Depuis la version 3, RT Maps dispose de fonctionnalits de distribution multipostes permettant de rpartir les applications sur plusieurs calculateurs, distants ou non. III. Conception d'Interfaces Homme-Machine pour Automobiles Notre activit dans la conception d'interfaces homme-machine (IHM) pour automobiles prend sa source dans les besoins des systmes de transport intelligents (STI). Ces systmes innovants, varis et porteurs d'informations complexes doivent pouvoir s'appuyer sur des interfaces homme-machine riches et spciques. Leur processus de conception doit galement se prter au prototypage rapide. Enn, ces besoins viennent s'ajouter des problmatiques industrielles, notamment d'interoprabilit et de scurit. L'eort du CAOR dans ce domaine s'inscrit dans Edona[4], un projet issu de Numatech Automotive, groupe thma- tique du ple de comptitivit System@atic. Edona/hmi est la dclinaison de cet ensemble ddi la production d'environnements de dveloppement pour les mtiers de l'au- tomobile aux interfaces hommes-machines. Le CAOR y col- labore avec des fournisseurs de technologies dont Intempora sous la direction de Visteon. Les contributions du CAOR concernent la modlisation des IHMs, le dveloppement d'outils de conception ainsi que d'une architecture d'excution favorisant le prototypage rapide. Edona/hmi a adopt un processus de conception dirig par les modles et bas sur des standards existants qui favorise l'interoprabilit. Les modles d'IHMs sont structurs en trois couches : graphique, composant et fonctionel. La couche graphique repose sur un graphe de scne 2D, une collection hirarchique de noeuds graphiques. Ce modle est incarn dans un sous-ensemble du format SVG[2], [9] (pour Scalable Vector Graphics) un standard du W3C trs utilis par les plate-formes mobiles. Ce format est ensuite tendu pour que les donnes graphiques telles que les proprits gomtriques, le contenu en texte, les couleurs ou encore la visibilit des lments puissent tre dsignes comme des signaux dynamiques. L'encapsulation est ensuite assure par la couche de composants : seuls les signaux explicitement exposs dans l'interface d'un composant sont visibles en dehors de sa porte. La hirarchie des composants est par construction compatible avec la hirarchie du document graphique. Ce modle de composant serait toutefois condamn exposer directement les donnes graphiques brutes, une stratgie qui ne permettrait pas une modlisation de haut-niveau et une rutilisation satisfaisante des composants. Le modle complet inclut donc galement une couche fonctionnelle sous la forme d'un langage synchrone de type ux de donnes, un formalisme classique dans les systmes embarqus et qui se prte l'analyse par des mthodes formelles. Le support logiciel est crucial pour assurer le succs du modle Edona/hmi. La plate-forme de prototypage du CAOR inclut un ensemble d'outils de modlisation, un gnrateur de composants HMIs ainsi qu'une architecture d'excution associe base sur Java. Cette plate-forme est spcialise dans la simulation, le test de composant et le dploiement dans des vhicules prototypes, en particulier ddis aux systmes de transports intelligents. La gure ci-dessus expose un example de ces applications travers une interface ddie au projet LOVe[6], [8] de dtection des vulnrables : vitesse et angle de lacet du vhicule, risque de collisions, donnes de la tlmtrie sont representes dans une interface Edona/hmi. Cet exemple fait galement la dmonstration de contrles (niveau de zoom, achage de la dtection des pitons) ainsi que de l'intgration de l'interface un ux vido. Rfrences [1] AROS : Agile Robust Operating Service. http://aros.intempora.com. [2] S. Boisgrault, M. O. Abdallah, and J.-M. Temmos. SVG for automotive user interfaces. In SVG Open, Nuremberg, Germany, 2008. [3] RT Maps a Software Environment for Real-Time Applications Development. PhD thesis, December 2001. Ecole des Mines de Paris. [4] EDONA : Environnements de dveloppement ouverts aux normes de l'automobile. http://www.edona.fr. [5] Contributions du CAOR Edona/hmi . http://code.google.com/p/edona-hmi/. [6] G. Gate, A. Breheret, and F. Nashashibi. Centralized fusion based algorithm for fast people detection in dense environment. In Proc. of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, Kobe, Japan, May 2009. [7] Intempora. http://www.intempora.com/. [8] LOVe : Logiciel d'Observation des Vulnrables, project website. http://love.univ-bpclermont.fr. [9] Scalable Vector Graphics (SVG) 1.1 specication. W3C recommendation, W3C, January 2003. http://www.w3.org/TR/SVG.

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