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LightDemo

LightDemo 是一个基于 seL4 Microkit 的汽车灯光控制工程样板。当前最终交付版本为 LightDemo Engineering Final v2.0，目标不是只演示“能跑”，而是展示一个具备清晰结构、显式契约、故障治理、车辆状态模型和可归档验证证据的嵌入式工程项目。

Final v2.0 结果

项目 结果 证据
✅ Host-side tests PASS test-results/final-v2.0/host-summary.txt
✅ QEMU smoke PASS test-results/final-v2.0/smoke.make.log
✅ QEMU fault integration PASS test-results/final-v2.0/test-integration-fault.make.log
✅ QEMU serial E2E PASS test-results/final-v2.0/test-serial-e2e.make.log
🧾 Evidence manifest PASS test-results/final-v2.0/manifest.txt
🛡️ Defense report PASS reports/defense_report_final-v2.0.md
📊 Metrics dashboard READY reports/final_v2_metrics.md

Final v2.0 图表预览

完整图表说明见 reports/final_v2_metrics.md。

Figure 1. Validation coverage

Figure 2. Scenario sweep design

Figure 3. Fault escalation and recovery

Figure 4. Vehicle model size

Figure 5. Output distribution

关键证据 token：

STATUS_SNAPSHOT ... recovery_elapsed_ms=... layout=4 contract=OK
FAULTMG_EVENT ... severity=SAFE_MODE_AFTER_2 recovery_policy=clear_then_elapsed_window
FAULTMG_HISTORY ... lifecycle=ACTIVE/RECOVERING
SCHED_TARGET ... gear=3 ambient=0 hazard=0 drive_mode=0

v1.1-v2.0 工程演进

版本 工程目标 当前状态
v1.1 用 elapsed-time recovery window 替代纯 observation tick 已完成，证据字段 recovery_elapsed_ms
v1.2 补齐 fault taxonomy：来源、等级、恢复策略、输出策略、测试矩阵 已完成，证据字段 FAULTMG_EVENT ... severity=...
v1.3 自动归档 manifest、summary、QEMU log 和失败定位信息 已完成，make evidence 和 make defense-report
v2.0 扩展复杂车辆状态模型 已完成，覆盖速度、点火、制动、档位、环境光、危险警示、行驶模式

架构链路

UART/input
  -> commandin
  -> scheduler
  -> lightctl
  -> gpio

fault reports / test injection
  -> faultmg
  -> scheduler + gpio

vehicle state updates
  -> vehicle_state
  -> scheduler

工程分层：

层级 组件 职责
输入接入层 commandin, vehicle_state 串口输入、命令解析、车辆状态更新
策略决策层 scheduler, faultmg 灯光策略仲裁、fault lifecycle 所有权
执行与硬件层 lightctl, gpio 执行动作、运行时保护、GPIO 输出

faultmg 是 fault mode 和 lifecycle 的唯一 owner；其他组件只报告或消费故障状态，不直接修改全局故障生命周期。

目录结构

lightdemo/
├── src/
│   ├── domains/          # Microkit protection domain 入口
│   ├── core/             # 可 host-test 的核心逻辑
│   └── support/          # printf/util 等支撑代码
├── include/              # 公共头文件和接口契约
├── systems/              # Microkit system 描述文件
├── tests/                # host-side 单元/场景测试
├── scripts/              # QEMU 测试和证据脚本
├── docs/                 # 工程说明文档
├── reports/              # 答辩报告和展示板
├── test-results/         # 验证证据归档
├── project-mds/          # 课程汇报 Markdown 源文档
└── project-docs/         # 课程汇报 DOCX 输出文档，可提交到 GitHub

构建与验证

默认环境：

项目 值
Microkit SDK 2.0.1
Board qemu_virt_aarch64
Config debug
推荐环境 Ubuntu 22.04 VM + QEMU
Shared layout LIGHT_SHARED_STATE_LAYOUT_V4 / layout=4

常用命令：

make clean
make test TEST_RUN_ID=final-v2.0
make build MICROKIT_SDK=../microkit-sdk-2.0.1
make qemu-test TEST_RUN_ID=final-v2.0 MICROKIT_SDK=../microkit-sdk-2.0.1
make evidence TEST_RUN_ID=final-v2.0
make defense-report TEST_RUN_ID=final-v2.0

答辩用扩展数据 sweep：

make test-vehicle-sweep TEST_RUN_ID=final-v2.0
wc -l test-results/final-v2.0/vehicle-sweep.csv
cat test-results/final-v2.0/vehicle-sweep-summary.txt

该目标会生成 vehicle-sweep.csv，覆盖 46,080 行车辆状态/故障模式组合数据。

一条命令跑最终证据：

make final-evidence TEST_RUN_ID=final-v2.0 MICROKIT_SDK=../microkit-sdk-2.0.1

串口输入

灯光命令：

功能 打开 关闭
近光灯 L l
远光灯 H h
左转向灯 Z z
右转向灯 Y y
示廓灯 P p
制动灯 B b

车辆状态命令：

字段 示例
速度 speed=80
点火 ignition=1
制动踏板 brake=1
档位 gear=drive, gear=reverse, gear=park
环境光 ambient=day, ambient=dusk, ambient=night
危险警示 hazard=1
行驶模式 mode=city, mode=highway, mode=parking, mode=emergency

诊断命令：

输入 含义
! 注入 LIGHT_ERR_MODE_CONFLICT
# 注入 LIGHT_ERR_HW_STATE_ERR
C 清除 active faults 或推进恢复观察
? 输出 STATUS_SNAPSHOT

手动串口演示时可以重点展示 DEMO_ 前缀日志：

DEMO_FLOW   输入命令和跨保护域路由
DEMO_RESULT scheduler / vehicle_state / faultmg 的处理结果
DEMO_FAULT  故障升级、清除和恢复窗口进度

make run 手动测试时的看法：

输入 先看 再看
L [INPUT] light command LOW_BEAM_ON >>> RESULT ... lamps LOW=ON ...
H [INPUT] light command HIGH_BEAM_ON >>> RESULT ... HIGH=ON 或被策略限制
ambient=night [INPUT] vehicle ambient=2 DEMO_RESULT stage=vehicle_state ... ambient:NIGHT
# [INPUT] fault inject HW_STATE_ERR DEMO_FAULT ... 和 >>> RESULT mode=SAFE_MODE ...
C [INPUT] fault clear / recovery tick DEMO_FAULT event=CLEAR 或 RECOVERY_TICK
? STATUS_SNAPSHOT ... 彩色 Live Status 面板中的 lamps 行

文档入口

  • 📝 project-mds/14.文档质量审查报告.md：软件工程文档完整性、格式和图规范审查结果。
  • 🧪 project-mds/15.测试计划.md：课程提交版测试计划。
  • 🗂️ project-mds/16.图表清单与规范说明.md：用例图、顺序图、状态机图和工程图规范说明。
  • 📦 project-docs/：由 project-mds 生成的 Word 文档输出目录；可提交到 GitHub，也可使用 python scripts/generate_project_docx.py 重新生成。
  • 🖥️ reports/final_v2_showcase.md：答辩展示板，一屏说明结果。
  • 📊 reports/final_v2_metrics.md：数据图展示页，包含验证通过率、故障升级曲线、恢复窗口曲线、车辆模型增长图和输出分布图。
  • 🛡️ reports/defense_report_final-v2.0.md：由证据脚本生成的最终答辩报告。
  • docs/release_baseline.md：v2.0 release baseline。
  • docs/validation_report.md：最终验证报告。
  • docs/architecture.md：架构和保护域边界。
  • docs/safety_case.md：故障治理和安全说明。
  • docs/requirements.md：需求追踪。
  • docs/test_plan.md：测试计划。
  • docs/demo_script.md：答辩演示脚本。
  • docs/real_board_validation_template.md：真实板卡 GPIO 后续验证模板。

当前边界

  • 最终验收基于 Ubuntu 22.04 VM + QEMU，不声明真实板卡电气验证完成。
  • 项目展示工程实践和安全论证能力，不声明 ISO 26262 等正式车规认证。
  • Shared memory 已升级为 layout=4，用于承载 elapsed-time recovery 和 v2.0 车辆状态模型。
  • build/ 与 build-test-hooks/ 是生成物，不作为设计源文件；最终证据以 test-results/final-v2.0/ 和 reports/ 为准。

About

一个基于 seL4 与 Microkit 的汽车车灯控制演示项目，包含故障生命周期管理、宿主机 测试和 QEMU 端到端验证。

Topics

engineeringlightsel4sel4-microkernel

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