Спосіб верифікації систем обробки даних, створених з використанням технологій ІоТ
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми: Невід’ємною складовою сучасного світу є впровадження пристроїв інтернету речей у повсякденне життя. Це спонукає до постійного збільшення обсягів використання мікроконтролерів для створення нових пристроїв у різноманітних галузях, зокрема: «розумний дім», системи безпеки, громадський транспорт, військові розробки та гаджети повсякденного вжитку. Розробка, підтримка і впровадження нових виробів потребують як постійного оновлення і розширення існуючого функціоналу, так і створення абсолютно нових рішень. Важливою складовою цього процесу є тестування функціоналу.
Об’єкт дослідження: Процес верифікації та забезпечення якості функціонування програмного забезпечення вбудованих систем інтернету речей, що працюють в умовах обмежених обчислювальних ресурсів.
Предмет дослідження: Методи, моделі та інструментальні засоби автоматизованого контролю якості коду в умовах обмежених ресурсів мікроконтролерів.
Мета роботи: Підвищення надійності програмного забезпечення та скорочення циклу його розробки для вбудованих систем шляхом удосконалення та систематизації процесів автоматизованої верифікації.
Наукова новизна: Одержані результати дозволяють удосконалити підходи до верифікації вбудованого ПЗ, які, на відміну від існуючих рішень, забезпечують комплексне виявлення помилок управління пам'яттю та логічних дефектів на ранніх етапах розробки без необхідності постійного залучення цільового обладнання. Набули подальшого розвитку принципи побудови архітектури вбудованих додатків, що дозволило забезпечити високий рівень тестопридатності коду та його повну ізоляцію від апаратних особливостей. Крім того, проведено порівняльний аналіз ефективності сучасних фреймворків тестування за критеріями швидкодії інкрементальної збірки та точності виявлення дефектів, що дозволило сформувати науково обґрунтовані рекомендації щодо оптимізації процесів безперервної інтеграції.
Практична цінність: Отримані результати мають практичну цінність завдяки можливості застосування розроблених підходів до тестування коду під час створення та налагодження IoT-пристроїв на основі мікроконтролерів. Використання досліджених фреймворків для юніт-тестування дає змогу підвищити якість програмного забезпечення, скоротити час пошуку та усунення помилок, а також забезпечити стабільну роботу пристроїв у реальних умовах експлуатації. Розроблені та проаналізовані інструменти можуть бути використані у навчальному процесі студентів технічних спеціальностей. Крім того, результати роботи можуть бути впроваджені у практичну діяльність інженерів-розробників, які займаються створенням IoT-рішень, що потребують високого рівня надійності програмного забезпечення.
Апробація роботи: Основні положення і результати роботи були представлені та обговорювались на науковій конференції магістрантів та аспірантів ПМК-2025, Міжнародній науково-практичній конференції «Наука, освіта, інновації й суспільство: стратегічні пріоритети сталого розвитку», 29 листопада 2025 р., м. Сіетл, США
Структура та обсяг роботи: Магістерська дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів та висновків.
У вступі подано загальну характеристику роботи, зроблено оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі, показано наукову новизну та практичну цінність роботи, наведено відомості про апробацію отриманих результатів.
У першому розділі проведено аналіз сучасних підходів до забезпечення якості вбудованих систем, розглянуто методики верифікації та валідації, а також здійснено огляд існуючих фреймворків для модульного тестування C/C++ коду.
У другому розділі обґрунтовано вибір апаратних та програмних засобів для проектування системи, проаналізовано архітектуру мікроконтролера STM32 та специфіку сенсорів, а також розроблено стек комунікаційних протоколів для інтернету речей.
У третьому розділі описано практичну реалізацію програмно-апаратної системи, розроблено модульну архітектуру програмного забезпечення та впроваджено автоматизований конвеєр збірки і тестування на базі GitHub Actions.
У четвертому розділі наведено результати експериментального дослідження ефективності запропонованого способу верифікації, представлено порівняльний аналіз продуктивності інструментарію та оцінку метрик покриття коду.
У висновках підсумовано результати проведеної роботи.
Робота викладена на 87 сторінках, містить посилання на список використаних джерел.
Опис
Ключові слова
верифікація, тестування, мікроконтролер, інтернет речей, STM32, юніт-тест, система збірки, verification, testing, microcontroller, Internet of Things, unit test, build system.
Бібліографічний опис
Однораз, А.О. Спосіб верифікації систем обробки даних, створених з використанням технологій ІоТ : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Однораз Андрій Олександрович. – Київ, 2025. – 87 с.