Die heutige Entwicklung der Automobilelektronik hin zu mehr Komfort und aktiver Fahrsicherheit durch fahrerunterstützende Systeme führt zu einem dramatischen Wachstum hinsichtlich Umfang und Komplexitität automobiler Software. Dadurch stellt sich zum einen die Forderung nach immer mehr Rechenleistung im Fahrzeug. Zum anderen verursacht das gewachsene heterogene System aus vielen verteilten Steuergeräten große Schwierigkeiten bei der Realisierung komplexer und steuergeräteübergreifender Funktionen bezüglich Fragen der Kommunikation, Skalierbarkeit, Systemintegration, Portierbarkeit und Qualitätssicherung. Unser Konzept zur Rezentralisierung der im Fahrzeug verteilten Steuergeräte in wenige zentrale Rechenknoten bietet hier geeignete Lösungen. Hierfür wurde die Architektur eines Echtzeit-Parallelrechners entworfen, der nicht nur frei skalierbare Rechenleistung zur Verfügung stellt, sondern auch Echtzeitverhalten garantiert. Durch den Einsatz programmierbarer FPGAs kann die Rechnerhardware nach dem Prinzip des Space Sharing an die Anforderungen der Software angepasst werden, wodurch die Echtzeitfähigkeit des Rechensystems in einfacher Weise gesichert werden kann. Die Rechnerhardware wird dadurch Teil der Entwicklungsumgebung der Steuergerätesoftware. Die benötigte Rechenleistung kann je nach Ausstattung des Fahrzeugs frei gewählt werden. Dafür stehen FPGAs in unterschiedlichen Größen und Leistungsklassen zur Verfügung. Aufgrund des verwendeten Space Sharing sind Umfang und Komplexität der Anwendungssoftware nicht mehr die wesentlichen Kriterien für das Echtzeitverhalten. Zudem wird durch die Aufteilung der Software in lokale Speicher der Speicherschutz sicherheitskritischer Anwendungen automatisch gewährleistet. Durch die Einführung eines Schichtenmodells in der Steuergerätesoftware im Sinne von AUTOSAR wird die Anwendungssoftware von der Hardware entkoppelt und Schnittstellen zu darunterliegenden Schichten definiert. Aufgrund der durch standardisierte Schnittstellen entstandenen Portierbarkeit kann die Software bereits bestehender Steuergeräte einfach in den Parallelrechner übernommen werden. Ein späteres Upgrade der Rechenleistung zur Erweiterung um zusätzliche Funktionen oder der Austausch defekter Geräte durch Hardware nachfolgender Generationen wird dadurch ebenfalls möglich. Die Interprozess-Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Anwendungsprogrammen erfolgt über ein sehr schnelles und echtzeitfähiges On-Chip-Verbindungsnetzwerk an Stelle der heute üblichen Steuergerätekommunikation über Feldbussysteme. Die Anzahl der Steuergeräte wird minimiert, der Kabelbaum vereinfacht und der Anteil an Kupferkabeln und damit das Gewicht reduziert. Die Verwendung bestehender AUTOSAR-konformer Software in einem Parallelrechner führt in Verbindung mit einem geeigneten Kommunikationsnetzwerk für Sensoren und Aktoren zu einem homogenen und gut skalierbaren System im Fahrzeug, damit die zukünftigen komplexen Aufgaben der Automobilelektronik realisiert werden können.


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    Title :

    Ein Echtzeitparallelrechner zur Rezentralisierung von Steuergeräten im Automobil


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    19 Seiten, 15 Bilder, 20 Quellen



    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German