Le formalisme HiLeS

Nous présentons ici les principaux éléments qui définissent le formalisme HiLeS. Ce formalisme est le fruit des travaux successifs accès sur la théorie [Jim00] et sur le développement et l’utilisation du logiciel HiLeS [Ham05].

Ainsi, dans le contexte industriel de conception des microsystèmes pluridisciplinaires que nous avons décrit dans le chapitre précédent, la plate-forme de conception HiLeS a un double objectif : d’une part, être un outil d’aide à la conception pour l’équipe chargée de l’étude de faisabilité du système et d’autre part, être une plate-forme ouverte aux fournisseurs pour qu’ils puissent valider leur propre contribution dans le système global. Nous évoquons ici deux points importants qui sont le cœur de la problématique du prototypage virtuel ; concevoir suivant les spécifications, puis simuler et vérifier les propriétés du système.

Pour cela, HiLeS fournit les éléments de base pour décrire le système pluridisciplinaire à haut niveau. Nous avons un ensemble de blocs (structurels et fonctionnels), des canaux de communication et des réseaux de Petri qui composent la description d’un système sous HiLeS. Les blocs et les canaux de communication permettent de présenter de manière hiérarchique la structure fonctionnelle du système alors que le formalisme des réseaux de Petri permet de modéliser les états de fonctionnement de manière formelle.

2.3.1.1 Les blocs

Les blocs fonctionnels permettent de décrire le comportement du système sous la forme d’équations algébriques, logiques ou différentielles. Ces équations sont modélisées en langage VHDL-AMS. Ces blocs représentent la plus fine description fonctionnelle du système. Ils sont représentés par des rectangles aux coins arrondis (Figure 2-21.1).

Structurel_0 Fonctionnel_0

1. Bloc Fonctionnel 2. Bloc Structurel

Figure 2-21 : Blocs HiLeS.

Les blocs structurels permettent la décomposition hiérarchique du système. Ils peuvent être composés de blocs structurels, de blocs fonctionnels ou de réseaux de Petri. Ils sont représentés par des rectangles anguleux (Figure 2-21.2). Ces blocs sont utilisés pour la décomposition

hiérarchique de système et pour l’agrégation de blocs pour former un composant matériel exploitable.

2.3.1.2 Les canaux

Les canaux de communication sont le moyen d’échanger des données inter blocs et entre les blocs et les réseaux de Petri. Les canaux transportent des signaux continus, des signaux discrets et des arcs de Petri (Figure 2-22).

Figure 2-22 : Canaux de communication HiLeS.

Les signaux continus sont utilisés dans le cas de la modélisation de signaux de données analogiques tels qu’un déplacement, une pression ou une tension. Tandis que les signaux discrets sont utilisés pour leurs attributs logiques (0 ou 1), pour modéliser par exemple l’événement de détection de fautes, d’un seuil ou tout autre événement discret.

Les Arcs de Petri sont des signaux discrets particuliers, utilisés d’une part pour la description du réseau de commande (liens entre les places et les transitions du réseau) et d’autre part, pour établir le lien entre le réseau de commande et les processus gérés par les blocs.

2.3.1.3 Le modèle de commande

HiLeS utilise le formalisme des réseaux de Petri ordinaires qui permettent la représentation graphique de systèmes concurrents et parallèles. Le réseau comporte trois éléments particuliers : un ensemble fini de places symbolisées par des cercles, un ensemble fini de transitions symbolisées par des tirés et un ensemble fini d’arcs orientés qui assurent la liaison d’une place vers une transition ou d’une transition vers une place.

Les places constituent la matérialisation d’une condition (état du système) alors que les transitions représentent l’événement qui modifie l’état du système. HiLeS utilise les réseaux dits ordinaires puisque le tir d’une transition est validé à la condition que les places amont soient marquées d’un jeton et seulement un.

Les arcs du réseau de Petri connectés aux blocs seront considérés comme les « connecteurs » par lesquels les processus internes au bloc sont déclenchés. Le déclenchement effectif a lieu lorsqu’un arc amène un jeton dans le bloc cible.

2.3.1.4 Représentation type dans HiLeS

A partir des éléments définis dans les paragraphes précédents, nous pouvons ainsi représenter des systèmes à très haut niveau. La Figure 2-23 illustre un système type élaboré sous HiLeS. Ainsi, nous faisons apparaître sur la Figure 2-23.1 trois blocs structurels interconnectés par des canaux continus (in_1, in_0 et out_1), des canaux discrets (out_0) et des canaux discrets relatifs aux arcs de Petri (C1, C2, S1, S2). La Figure 2-23.2 illustre la structure interne du bloc Structural_0. Ce bloc structurel est composé d’un bloc structurel (Structural_5), un bloc fonctionnel (Functional_0) et d’un ensemble de places, de transitions et d’arcs de Petri qui forment un réseau de commande.

Nous voyons ainsi la transition entre une représentation du système par un assemblage de blocs vers une représentation fonctionnelle temporisée par le biais de réseaux de Petri. Cette construction hiérarchique peut être réalisée comme ici, dans le but de décomposer un bloc structurel, ou à l’inverse, elle peut être utilisée de manière à agréger plusieurs blocs et réseaux de commande en un bloc structurel.

(1)

(2)

Figure 2-23 : Représentation type sous HiLeS : Agrégation et décomposition du bloc Structural_0.

Dans HiLeS, le formalisme de communication entre le réseau de Petri et les blocs structurels ou fonctionnels peut être comparé au mode de communication asynchrone avec retour différé. Prenons l’exemple du bloc Stuctural_5 de la Figure 2-23.2. Nous avons en effet dans un premier temps la transition Tr_1 qui émet un ordre d’initiation d’activité. Cet ordre est instantané et indépendant de l’activité du bloc Structural_5. Dans un deuxième temps, la fin d’activité est donnée par le tir de la transition Tr_2 qui vaut un temps non nul correspondant au temps nécessaire à la terminaison de l’activité du bloc Structural_5.