Bachelor and Master Theses

Title: Master Thesis - Value analysis of safety critical embedded software at Volvo CE / Värdeanalys av säkerhetskritisk inbyggd programvara vid Volvo CE
Subject: Computer Science
Level: Advanced
Description: English description (Svensk beskrivning i slutet).

Background
Volvo CE Cmp (VCE) develops safety critical electronic control systems to many types of construction machines. VCE's software
is built according to a component-based development model, where the components communicates through well defined interfaces.

VCE has requirements that the software fulfills high safety demands. One way to increase the safety level is to find the values that can be generated from the components and to compare these with the values that are allowed. Then it will be possible to prevent unwanted behavior among the consumers in the system. A formal method to automatically find safe limits for variable values would benefit, both to save manual work and to increase the confidence for result of the analysis.

A research group at MÀlardalens Högskola (MDH) is active with research in program analysis with focus on Worst-Case Execution Time (WCET) analysis. The prototype tool SWEET (SWEdish Execution Time tool) has been developed, among other results. This tool can also calculate limits for variables for values. In an earlier thesis work at Volvo CE, SWEET has been used to do WCET-analysis. In connection to this work a method for value analysis of persistent variables was developed. Persistent variables are variables that retain their values between different executions of en task. This method will soon be generalised to be able to analyse persistent variables which can be written to from several tasks.

Goals
The thesis work will test how useful this analysis is for Volvo CE:s need for analysis of limitations of variable values. SWEET will be used on selected production code at Volvo CE and the results will be evaluated. Experienced problems with the analysis will be communicated to the research group at MDH which will evaluate the problems and possibly enhance the analysis method.

Performance
* Literature studies to find whether similar methods are described elsewhere.
* Component model studies.
* VCE application studies.
* Studies of SWEET.
* Development of methods to convenient import components to SWEET analysis.
* Perform analysis on a selection of components.
* Cooperation with the research group developing SWEET to support enhancement of the tool.
* Evaluate if the method can be used to raise program safety.
* Writing and presentation of report.

Svensk beskrivning

Bakgrund
Volvo CE Cmp (VCE) utvecklar sÀkerhetskritiska elektroniska styrsystem till mÄnga olika entreprenadmaskiner. VCEs programvara Àr byggd enligt en komponentbaserad utvecklingsmodell dÀr de olika komponenterna kommunicerar genom definierade grÀnssnitt.

VCE har krav pÄ att programvaran uppfyller högt stÀllda sÀkerhetskrav. Ett sÀtt att öka sÀkerhetsnivÄn Àr att undersöka vilka vÀrden som kan genereras ifrÄn komponenterna och jÀmföra dessa med vad som fÄr förekomma. DÀrmed kan man förhindra att det uppkommer oönskade beteenden hos konsumenterna i systemet. En formell metod för att automatiskt hitta sÀkra grÀnser för variabelvÀrden skulle vara till nytta, bÄde för att spara manuellt arbete och för att öka förtroendet för analysresultatet.

Vid MÀlardalens Högskola (MDH) bedrivs forskning om programanalys med inriktning pÄ s.k. Worst-Case Execution Time (WCET)-analys. Ett prototypverktyg SWEET (SWEdish Execution Time tool) har bland annat tagits fram. Detta verktyg kan ocksÄ berÀkna grÀnser för variablers vÀrden. I ett tidigare examensarbete hos Volvo CE har SWEET anvÀnts för att göra WCET-analys och i samband med detta utvecklades ocksÄ en metod för att göra vÀrdeanalys av s.k. persistenta variabler, som bevarar sina vÀrden mellan olika exekveringar av en task. Denna metod kommer inom kort att generaliseras till att kunna analysera persistenta variabler som kan skrivas av flera tasks.

MĂ„l
Examensarbetet gÄr ut pÄ att testa hur anvÀndbar denna analys Àr för Volvo CE:s behov av att avgöra begrÀnsningar av variabelvÀrden. SWEET kommer att anvÀndas pÄ utvald produktionskod hos Volvo CE och resultaten kommer att utvÀrderas. Eventuella problem med analysen kommer att Äterföras till forskargruppen vid MDH som dÄ kan undersöka problemen och eventuellt förbÀttra analysmetoden.

Utförande
* Litteraturstudier pÄ om liknande metoder finns beskrivna.
* InlÀsning pÄ komponentmodellen.
* Studera en VCE applikation.
* Studera hur SWEET fungerar.
* Ta fram metoder för att enkelt importera komponenter i SWEET för analys.
* Utföra analys pÄ ett urval av komponenter.
* Samverka med forskargruppen som utvecklar SWEET för att bidra till vidareutveckling av verktyget.
* UtvÀrdera om metoden kan anvÀndas för att öka programsÀkerheten.
* Rapportskrivning och presentation.
Company: Volvo CE, kontaktperson: Nils Erik Bćnkestad
Proposed: 2008-10-03
IDT supervisor: Jan Gustafsson
jan.gustafsson@mdh.se, +46-21-101462
Examinator: Björn Lisper
Björn Lisper
bjorn.lisper@mdh.se, +46-21-151709
Misc: The suggested thesis work is available to non-SE-Master students as well.

Rapport och bilagor

Size

Senaste uppdatering


  • Mälardalen University |
  • Box 883 |
  • 721 23 Västerås/Eskilstuna |
  • 021-101300, 016-153600 |
  • webmaster |
  • Latest update: 2017.10.14