Stateflow models are complex software models, often used as part of safety-critical software solutions designed with Matlab Simulink. They incorporate design principles that are typically very hard to verify formally. In particular, the standard exhaustive formal verification techniques are unlikely to scale well for the complex designs that are developed in industry. Furthermore, the Stateflow language lacks a formal semantics, which additionally hinders the formal analysis. To address these challenges, we lay here the foundations of a scalable technique for provably correct formal analysis of Stateflow models, with respect to invariant properties, based on bounded model checking (BMC) over symbolic executions. The crux of our technique is: i) a representation of the state space of Stateflow models as a symbolic transition system (STS) over the symbolic configurations of the model, as the basis for BMC, and ii) application of incremental BMC, to generate verification results after each unrolling of the next-state relation of the transition system. To this end, we develop a symbolic structural operational semantics (SSOS) for Stateflow, starting from an existing structural operational semantics (SOS), and show the preservation of invariant properties between the two. Next, we define bounded invariant checking for STS over symbolic configurations as a satisfiability problem. We develop an automated procedure for generating the initial and next-state predicates of the STS, and propose an encoding scheme of the bounded invariant checking problem as a set of constraints, ready for automated analysis with standard, off-the-shelf satisfiability solvers. Finally, we present preliminary results from an experimental comparison of our technique against the Simulink Design Verifier, the proprietary built-in tool of the Simulink environment.


翻译:州流模型是复杂的软件模型,往往是与Matlab Simmlink一起设计的安全关键软件解决方案的一部分,通常用作与Matlab Simmlink一起设计的安全关键软件解决方案的一部分,它们包含了通常很难正式核实的设计原则。特别是,标准的详尽正式核查技术对于行业中开发的复杂设计来说,规模不大。此外,州流语言缺乏正式的语义,这又进一步妨碍了正式分析。为了应对这些挑战,我们在这里奠定了一种可变化技术的基础,用于对州流模型进行准确的正式分析,对于在象征性处决中进行约束性模型检查(BMC),它们包含了设计原则设计原则设计原则。 我们技术的关键是: i) 国家流空间作为象征性过渡体系中开发的象征性过渡系统(STS), 应用递增的BMC, 在过渡系统下一个状态关系每次变迁之后产生核查结果。 至此,我们为国家流动开发了一种象征性的结构性的结构性操作术语(SSOS), 初步分析将国家流空间空间空间模型作为模型的象征性结构结构, 定义中我们目前一个固定的固定的稳定的系统, 将Smarview Stilfiltial Stalalalalal 的系统, 定义中, 定义一个环境作为我们用来在构建中构建的系统中构建的系统中建立一个定义的系统。

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