Un framework d’aide au déploiement et à la personnalisation des systèmes temps réel : application aux autopilotes de drones

A Framework for Deployment and Customization of Real-Time Systems : Application to Drone Autopilots

• Auteur / Autrice : Soulimane Kamni
• Direction : Emmanuel Grolleau, Yassine Ouhammou, Antoine Bertout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 20/12/2023
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique, matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique et d'Automatique pour les Systèmes / LIAS
• Jury : Président / Présidente : Annie Choquet-Geniet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Philippe Babau, Pierre-Emmanuel Hladik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps réel (informatique)

Systèmes embarqués (informatique)

Systèmes, Conception de

Ordonnancement (informatique)

Ingénierie dirigée par les modèles

Durée de vie (ingénierie)

Drones

Mots clés libres

Déploiement de systèmes

Framework

System deployment

Framework

Résumé

Cette thèse porte sur la conception des systèmes embarqués temps réel critiques. Elle se concentre plus particulièrement sur la phase cruciale de déploiement, où les fonctions du système sont allouées aux tâches logicielles. La thèse débute par une présentation approfondie du contexte des systèmes embarqués temps réel, de leurs spécificités et de leur cycle de vie logiciel. Puis, le domaine de l’ordonnancement temps réel est introduit, en détaillant les modèles de tâches, les algorithmes d’ordonnancement et les tests de validation temporelle. Sur ces bases, deux contributions originales sont proposées pour faciliter le déploiement dans un contexte où les informations sur le comportement temporel des fonctions restent limitées. La première est la méthode RYM, une technique de pré-déploiement des systèmes mono-processeur basée sur les rythmes d’activation. Un outil logiciel est également développé pour valider cette approche. La seconde contribution est un framework pour extraire, modéliser et analyser l’architecture interne des autopilotes open-source de drones à partir du code source. Ce framework est appliqué pour adapter une technique avancée d’ordonnancement à l’autopilote Paparazzi. Ces deux contributions apportent des réponses au problème difficile du déploiement des systèmes embarqués critiques avec des informations partielles. Elles s’appuient toutes les deux sur des développements de prototypes ouverts basés ingénierie dirigée par les modèles, permettant une adaptation rapide à d’autres outils d’analyse.

This thesis focuses on the design of real-time critical embedded systems. It concentrates more specifically on the crucial deployment phase, where system functions are allocated to software tasks.The thesis begins with an in-depth presentation of the context of real-time embedded systems, their specificities and their software life cycle. Then, the field of real-time scheduling is introduced, detailing task models, scheduling algorithms and timing validation tests. On these foundations, two original contributions are proposed to facilitate deployment in a context where information on the temporal behavior of functions remains limited. The first is the RYM method, a single-processor pre-deployment technique based on activation rhythms. A software tool is also developed to validate this approach. The second contribution is a framework to extract, model and analyze the internal architecture of open-source drone autopilots from the source code. This framework is applied to adapt an advanced scheduling technique to the Paparazzi autopilot. These two contributions provide answers to the difficult problem of deploying critical embedded systems with partial information. They are both based on open prototyping developments based on model-driven engineering, allowing rapid adaptation to other analysis tools.