Thesis defence of Louis BONICEL (SLS team): Study of an architectural model for code generation taking into account the real-time constraints of an embedded system in the electrical measure and protection domain

Louis BONICEL - SLS team
Thesis directors: Frédéric PETROT / Frédéric ROUSSEAU

Study of an architectural model for code generation taking into account the real-time constraints of an embedded system in the electrical measure and protection domain
Study of an architectural model for the generation of embedded code considering real-time constraints in the field of electrical measurement and protection The development of algorithms relies increasingly on modeling tools. These tools are used to specify, develop, test and recently implement algorithms in embedded targets. The advantages offered by the adoption of Model Based Design methods are numerous for the industry: reduction of development time, increase of reusability, or increased quality through testing at all stages of the project. However, a tendency observed in industry is to limit its use to the design phases, without taking the step of generating code. This reluctance can be explained by experiments carried out years ago with immature tools, or by an uncontrolled and constrained use of the tools, resulting in unsatisfactory performance of the generated code. In this thesis, we explore the possibilities offered by model-based embedded code generation in the context of electrical measurement and protection. Real-time constraints are considered to guarantee accurate measurements and respect of standards, as well as to ensure the safety of people and installations protected by the studied equipment. Taking these constraints into account allows us to obtain performances of generated code close to or identical to those of a code developed by a human. We propose a new approach for the modeling and implementation of these systems, based on a framework offering a common interface to algorithmicists and developers for a reliable modeling of the systems and a transparent implementation of the generated code. This architectural model meets current modeling needs, but also allows the study of future electrical measurement and protection architectures.

Etude d’un modèle architectural pour la génération de code intégrant les contraintes d’un système temps réel embarqué dans le domaine de la mesure et la protection électrique
Etude d’un modèle architectural pour la génération de code embarqué considérant les contraintes temps réel dans le domaine de la mesure et de la protection électrique Le développement d’algorithmes repose de manière croissante sur les outils de modélisation. Ces outils sont utilisés pour spécifier, développer, tester et récemment implémenter les algorithmes dans des cibles embarquées. Les avantages offerts par l’adoption des méthodes de d’ingénierie basée sur les modèles (Model Based Design) sont nombreux pour les industriels : réduction des temps de développement, augmentation de la réutilisation, ou encore une qualité accrue par des tests sur toutes les étapes du projet. Cependant, une tendance observée dans l’industrie est de limiter son usage aux phases de conception, sans pour autant franchir le pas de la génération de code. Cette réticence peut s’expliquer par des expérimentations réalisées des années en arrière avec des outils non matures, ou encore une utilisation non maîtrisée et contrainte des outils, donnant des performances insatisfaisantes du code généré. Dans le cadre de cette thèse, nous explorons les possibilités offertes par la génération de code embarqué à partir de modèle dans le contexte de la mesure et de la protection électrique. Les contraintes temps réel sont considérée pour garantir des mesures exactes et respectant les normes, ainsi que d’assurer la sécurité des personnes et installations protégées par les équipements étudiés. La prise en compte de ces contraintes nous permet d’obtenir des performances de code généré proche ou identique à celle d’un code développé par un humain. Nous proposons une nouvelle approche pour la modélisation et l’implémentation de ces systèmes, basée sur un framework offrant une interface commune aux algorithmiciens et aux développeurs pour une modélisation fiable des systèmes et une implémentation transparente du code généré. Ce modèle architectural répond aux besoins de modélisation actuels, mais permet aussi d’étudier des architectures de mesure et protection électrique futures.