Modelagem de Sistemas Ciberfísicos com AADL

Ana Barbosa, Wenderson Nascimento

2025 © IFRN CNAT

Abstração de Componentes

Na AADL, um componente é caracterizado por seu nome único e suas propiedades especifícias.

As abstrações de componentes são separados em três categorias:

  • Software de Aplicação
  • Plataforma de Execução (Hardware)
  • Composto
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Software de Aplicação

  • Thread: Uma unidade escalonável de execução concorrente.

  • Thread Group: Uma unidade composicional para organizar threads.

  • Process: Um espaço de endereçamento protegido.

  • Data: tipos de dados e dados estáticos no código-fonte.

  • Subprogram: Código sequencial executável que pode ser chamado.

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Plataforma de Execução

  • Processor: Componentes que executam threads.

  • Memory: Componentes que armazenam dados e código.

  • Bus: Componentes que fornecem acesso entre os componentes da plataforma e execução.

  • Device: Componentes que fazem interação com o ambiente externo.

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Abstração de Sistema (Composto)

Um sistema composto de software, plataforma de execução, ou componentes de sistemas.

Podem representar sistemas complexos de sistemas, como a intregração de software e hardware de uma aplicação dedicada. Por exemplo, um sistema de vôo ou um banco de dados.

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Elementos Robóticos

Antes de abstrair um sistema, é necessário compreender seus elementos. No nosso caso, elementos robóticos.

  • Sensores interpretam difenrentes aspectos do ambiente.
    Ex: Ultrasom, Câmeras

  • Atuadores covertem energia armazenada em movimento.
    Podem ser hidráulicos, elétricos, ou pneumáticos.
    Ex. Eletríco: Servomotores

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Exemplos de Abstração

Componente Categoria AADL
CPU Cortex A72 Processor
Raspberry Pi System
Cartão SD Memory
Motores, Servos Device
Câmera, Ultrassom Device
Baterias Device
Cabos, USB Bus
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Exemplo de Diagrama AADL

  • Barramentos
    bus USB
    end USB;
    
    bus Ethernet
    end Ethernet;
    
  • Processador
    processor SoC
      features
        eth   : requires bus access Ethernet
        usb_1 : provides bus access ;
        usb_2 : provides bus access ;
        hdmi  : provides bus access ;
    end SoC;
    
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  • Dispositivos

    device Camera
    features
      video_out  : out data port;
      usb_camera : requires bus access;
    end Camera;
    
  • Sistema

    system RobotHW
      features
        video_pass : out event data port;
    end RobotHW;
    
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  • Implementação

    system implementation RobotHW.impl
      subcomponents
      	soc: processor SoC;
      	camera: device Camera;
    
      connections
      	conn1: feature camera.usb_camera -> soc.usb_1;
      	conn2: port camera.video_out -> video_pass;
    end RobotHW.impl;
    
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Diagrama Gerado pelo OSATE

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Implemetação Completa.

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Referências

The Architecture Analysis & Design Language (AADL): An Introduction.

Multi-Paradigm Modeling for early Analysis of ROS-based Robotic Applications using a Library of AADL Models.

Elements of Robotics.

Robot Actuators: A Comprehensive Guide to Types, Design, and Emerging Trends. https://www.wevolver.com/article/robotic-actuators-the-muscle-power-of-industry-40

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Técnicas e Ferramentas para Modelagem e Análise de Comunicação em Sistemas Ciberfísicos