Kursplan - Programmering av tillförlitliga inbyggda system

Syfte

Kursen ska ge studenten kunskaper om programvara för avancerade system och speciellt för metoder och sätt att skapa programvara för säkerhetskritiska system. Kursen ska även ge kunskaper om programmering av heterogena datorsystem.

Allt fler system i vår omvärld styrs av datorer, och systemen har krav att vara säkra för oss människor. Det gäller flygplan, bilar och robotar. Robotar kommer i framtiden att vara helt autonoma och de kan potentiellt vara skadliga för människor. Det kräver att de har en programvara som säkerställer att skador inte sker. Ett exempel är servicerobotar hos äldre. Roboten kan ha styrkan nog att kunna hjälpa den boende att komma upp ur sängen eller kanske att komma upp efter att ha ramlat. Det kommer att ställas krav på att robotens programvara inte möjliggör att den boende kommer till skada.

De inbyggda system som används i en modern robot med avancerade funktioner kommer att bestå av många olika typer av beräkningsenheter, som kopplas ihop på olika sätt. Mikrokontrollers kommer att hantera sensorer och aktuatorer, och de högpresterande delarna kommer att bestå av delsystem som kan innehålla ett antal CPUer, GPUer och FPGAer. Det är av stor vikt att kunna designa och säkerställa funktionaliteten hos sådana system.

Lärandemål

Studenten ska efter avslutad kurs:

- kunna konstruera program med många trådar genom att använda Ada tasking inklusive Rendez-Vous
- kunna olika sätt att bygga synkronisering och överföring av data med hjälp av Protected Objects
- förstå Ravenscar-profilen och veta hur man bygger upp programvara enligt Ravenscar
- kunna modellera ett system i UPPAAL och med det verktyget kunna verifiera egenskaper i systemet
- kunna programmera FPGAer med hjälp av VHDL
- ha en viss insikt i hur man programmerar GPUer

Innehåll

Fullständig semantik och syntax för trådar och skyddade regioner (tasking och protected objects) i Ada. Restriktioner som gäller för profilen Ravenscar. Semantik och syntax för VHDL. Genomgång av olika sätt att skriva kod för GPUer. Viss teori för timed automata. Laborationer/övningar avseende programmering av tasking (inklusive protected objected) i Ada, programmering av FPGAer med hjälp av VHDL, bygga modeller av enklare system i UPPAAL, och kodning av motsvarande system med användning profilen Ravenscar.

Undervisning

Delar av kursen kan komma att ske i samarbete med ett internationellt lärosäte.

Särskild behörighet

Komplexa elektroniksystem 7,5 hp och Datastrukturer, algoritmer och programkonstruktion 7,5 hp eller motsvarande. Dessutom krävs Svenska B/Svenska 2 samt Engelska A/Engelska 5. I de fall kursen ges på engelska görs undantag från kravet på Svenska B/Svenska 2.

Examination

Laboration (LAB1), 2 hp, betyg Godkänd (G)
Projekt (PRO1), 2 hp, betyg 3, 4 eller 5
Tentamen (TEN1), 3,5 hp, betyg 3, 4 eller 5

En student som har ett intyg från MDU avseende sin funktionsnedsättning har möjlighet att anmäla önskemål om anpassning vid salstentamina eller annan examinationsform i enlighet med Regler och anvisningar för examination på grundnivå och avancerad nivå vid Mälardalens högskola (2020/1655). Det är examinator som, utifrån det intyg som utfärdats, beslutar om eventuell anpassning och i så fall vilken anpassning som ska gälla.

Misstankar om vilseledande vid examination (fusk) anmäls, enligt högskoleförordningen, till universitetets rektor och prövas av universitetets disciplinnämnd. Om disciplinnämnden anser att en student gjort sig skyldig till en disciplinförseelse fattar nämnden beslut om en disciplinär åtgärd, vilket är varning eller avstängning.

Betyg

Med beröm godkänd, icke utan beröm godkänd, godkänd, underkänd