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 performance results by applying our tool on an illustrative example.


翻译:州流模型是复杂的软件模型,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而言,规模不大。此外,州流语言缺乏正式的语义,这又妨碍正式分析。为了应对这些挑战,我们在这里打下基础,在基于约束式模型检查(BMC)和象征性处决(BMC)的封闭式模型中,对国家流模型进行可辨认的正确正式分析。我们技术的关键是:i) 国家流动模型空间作为象征性过渡系统(STS)的标志性结构结构结构,作为BMC的基础,应用递增性BMC,在过渡系统下一个状态关系每变滚动一次后,就产生核查结果。为此,我们为国家流动开发了一种象征性的结构性操作性分析(SSOS),从现有的结构性操作性稳定性分析开始, 初步Stailis 将国家流空间空间空间空间模型(S)作为模型的标志性模型的模型,在我们当前的固定性结构结构结构中, 定义中,我们为Smarfiltial-reviltialalalal rode romaisal 。

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