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Echtzeitverhalten vernetzter Steuergeräte verstehen und absichern
Tapio Kramer, INCHRON
Das Echtzeitverhalten von Software wird meist erst erlebbar, wenn sie auf dem Target läuft und dort vermessen wird. Handelt es sich um komplexe Software, die auf einer oder mehreren CPUs verteilt ausgeführt wird, ist die Messung des Echtzeitverhaltens schwierig, die Vorhersage kaum möglich. Insbesondere, da die Funktionen nicht streng sequentiell, sondern meist parallel ausgeführt werden und um die knappen Bus- und CPU-Ressourcen konkurrieren. Für Steuergeräte aktueller Fahrzeuge ist dies die Norm. Leistungsfähige Fahrzeugregelungs- und Fahrerassistenzsysteme bestehen aus einer Vielzahl von vernetzten Reglern und Funktionen, die auf verschiedene Steuergeräte verteilt ausgeführt werden.
Daher ist es essentiell das Echtzeitverhalten frühzeitig zu spezifizieren und allen Beteiligten Entwicklungspartnern verständlich zu machen. Ein gemeinsames Verständnis ermöglicht es das Timing der Software-Komponenten und -Kommunikation frühzeitig abzusichern und während der Entwicklung stets "im Auge zu behalten". AUTOSAR verschärft diese Situation, da im vermehrten Maße Software-Komponenten unterschiedlicher Hersteller auf einem Steuergerät integriert werden. Dies führt dazu, dass der OEM bei der Erstellung der Systemarchitektur genauso wie die Tier-1 bei der Erstellung der Steuergerätearchitekturen immer häufiger nicht bekannte Anforderungen frühzeitig berücksichtigen müssen. Denn die Komponenten sind teils noch nicht genau spezifiziert und entwickelt, teils bleibt aus IP-Schutz Gründen das Verhalten dem Architekten unbekannt. In diesem Vortrag wird erläutert, wie mittels Modellierung des Echtzeitverhaltens der Embedded Systeme die Beschreibung, Analyse und das gemeinsame Verständnis des Timings der oben genannten Systeme ermöglicht wird.
Das dynamische Zusammenspiel des Gesamt- oder Teilsystems wird hierzu in einem Systemmodell beschrieben. Die Komponenten der Software (Tasks, Scheduler, Applikation) und Hardware (Ressourcen: CPUs und Bussysteme) sowie deren Stimuli (Interrupts, Busnachrichten, zeitgesteuerte Aktivierungen) gehen mit in das Modell ein. Das Systemmodell wird anschließend mittels Simulation und Validierung analysiert und abgesichert. Modellkomponenten aus der Spezifikation und aus bereits erfolgter Implementation können kombiniert und ihr dynamisches Verhalten gemeinsam simuliert und validiert werden. Eine große Bedeutung kommt der Modellierung der Wirkketten zu. Die gemeinsam definierten Wirkketten und kritischen Pfade durch das System, von Sensoren zu Aktoren, über Bussysteme und durch Software-Schichten, helfen den Beteiligten (OEMs, Zulieferer, Dienstleister) ein gemeinsames Gesamtsystemverständnis zu erhalten. Die resultierende, verbesserte Kollaboration ermöglicht Optimierungen über das Gesamtsystem hinweg und deutlich exaktere Vorhersage des Projektverlaufs und Systemverhaltens.
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