Towards a common hardware/software specification and implementation approach for distributed, real-time and embedded systems, based on middlewares and object-oriented components : Application to Software Communications Architecture (SCA) and Lightweight Corba Component Model (LwCCM) component models for Software Defined Radio (SDR) systems

• Auteur / Autrice : Grégory Gailliard
• Direction : François Verdier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio logicielle

Systèmes embarqués (informatique)

Signal, Théorie du (télécommunications)

Résumé

Cette thèse s’intéresse à la déclinaison matérielle des concepts logiciels d’intergiciel et d’architecture logicielle à base de composants, conteneurs et connecteurs dans les réseaux de portes programmables in situ (Field-Programmable Gate Array - FPGA). Le domaine d’applications ciblé est la radio définie logiciellement (Software Defined Radio (SDR)) conforme au standard Software Communications Architecture) (SCA). Avec le SCA, les applications radio sont décomposées en composants fonctionnels, qui sont déployés sur des plateformes radios hétérogènes et distribuées. Ces composants fournissent et requièrent des interfaces logicielles abstraites décrites sous forme de signatures d’opérations dans le langage de modélisation unifié appelé Unified Modeling Language (UML) et/ou le langage de définition d’interface (Interface Definition Language - IDL) de l’intergiciel CORBA (Common Object Request Broker Architecture) standardisé par un consortium industriel appelé Object Management Group (OMG). Les besoins de portabilité et de réutilisation de ces composants requièrent que leurs interfaces abstraites définies au niveau système soient indépendantes d’une implémentation logicielle ou matérielle et puissent être indifféremment traduites dans un langage de programmation logiciel tel que C/C++, un langage système tel que SystemC au niveau transaction (Transaction Level Modeling - TLM), ou un langage de description matériel tel que VHDL ou SystemC au niveau registre (Register Transfer Level - (RTL)). Le besoin d’interopérabilité de ces composants requière des communications transparentes quelques soient leur implémentation logicielle ou matérielle et leur distribution. Ces premiers besoins ont été adressés en formalisant des règles de mise en correspondance entre des composants abstraits en OMG IDL3 ou UML2, des composants matériels à base de signaux en VHDL ou SystemC RTL, et des composants systèmes en SystemC TLM. Le deuxième besoin a été adressé en prototypant un intergiciel matériel utilisant de façon transparente le mapping mémoire et deux protocoles messages : CORBA General Inter-Object Request Broker Protocol (GIOP) et SCA Modem Hardware Abstraction Layer (MHAL).

This thesis deals with the hardware application of the software concepts of middleware and software architecture based on components, containers and connectors within Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs). The target application domain is Software Defined Radio (SDR) compliant with the Software Communications Architecture (SCA). With the SCA, software radio applications are broken into functional waveform components to be deployed on heterogeneous and distributed hardware/software radio platforms. These components provide and require abstract software interfaces described using operation signatures in the Unified Modeling Language (UML) and/or the Interface Definition Language (IDL) of the Common Object Request Broker Architecture (Corba) middleware, both standardized by an international software industry consortium called Object Management Group (OMG). The portability and reusability needs of these business components require that their abstract interfaces defined at a system level are independent of a software or hardware implementation and can be indifferently translated into a software programming language like C/C++, a system language like SystemC at transaction level (Transaction Level Modeling - TLM), or a hardware description language like VHDL or SystemC at Register Transfer Level (RTL). The interoperability need of SDR components requires transparent communications regardless of their hardware/software implementation and their distribution. These first needs were addressed by formalizing mapping rules between abstract components in OMG IDL3 or UML2, signalbased hardware components described in VHDL or SystemC RTL, and system components in SystemC TLM. The second requirement was addressed by prototyping a hardware middleware using transparently memory mapping and two message protocols: Corba General Inter-Object Request Broker Protocol (GIOP) and SCA Modem Hardware Abstraction Layer (MHAL).