Untersuchungen zur Zulassung von Software unterschiedlicher Sicherheitsklassen auf einem Prozessormodule unter dem neuartigen Betriebssystem PikeOS

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1 Untersuchungen zur Zulassung von Software unterschiedlicher Sicherheitsklassen auf einem Prozessormodule unter dem neuartigen Betriebssystem PikeOS Automotive Safety & Security 2008 Stuttgart, Seite 1

2 Überblick Vorüberlegungen Konzept des FMS/MMS Demonstrators Status des Demonstrators Ergebnis und weitere Nutzung Seite 2 Automotive Safety & Security, Stuttgart FMS: Flight Management System MMS: Mission Management System

3 Vorüberlegungen Heutige Rechnerarchitektur ist sehr leitungsfähig und erlaubt Multiprozessanwendungen Vereinheitlichung von Flugzeugrechnern reduziert Kosten Bessere Rechnerausnutzung durch Nutzung für alle Sicherheitsklassen: Untersuchung für Kombination von FMS und MMS Anforderungen Architektur Software Module Seite 3 Automotive Safety & Security, Stuttgart

4 Vorüberlegungen Ziel Erstellung eines Konzeptes für eine Rechnerplatform für FMS/MMS Anwendungen Implementierung auf Prototypingbasis unter Nutzung bestehender Software Demonstration des Konzeptes Rahmen für Zulassbarkeit Seite 4 Automotive Safety & Security, Stuttgart

5 Vorüberlegungen Prototyping / Evaluierung FMS/MMS Rechnerkonzept Identifikation funktionale FMS/MMS-Architektur Prototyping HW/SW-Konzept FMS/MMS Demonstrator mit Bsp. Appl. safety critical Appl mission critical Appl Bsp. Appl.: LCC: Beispiel Applikation Life Cycle Costs Seite 5 Automotive Safety & Security, Stuttgart

6 Überblick Vorüberlegungen Konzept des FMS/MMS Demonstrators Status des Demonstrators Ergebnis und weitere Nutzung Seite 6 Automotive Safety & Security, Stuttgart FMS: Flight Management System MMS: Mission Management System

7 Konzept des FMS/MMS Demonstrators HW/SW Konzept Betriebssystem Aufbau Seite 7 Automotive Safety & Security, Stuttgart

8 HW/SW-Konzept des Demonstrators (1) Europäisches RTOS Gbit-Ethernet PMCard 3U cpci Prozessor-Board Gbit-Ethernet Switch 3U cpci Chassis cpci: compact Peripheral Component Interconnect RTOS: Real Time Operating system Seite 8 Automotive Safety & Security, Stuttgart

9 HW/SW-Konzept des Demonstrators (2) - System Software (PikeOS) Microkernel (PikeOS) cpci HW * LINUX SW-Modul von SYSGO für PikeOS ** VxWorks SW-Modul von SYSGO für PikeOS *** OSEK SW-Modul von SYSGO für PikeOS OSEK: Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik in Kraftfahrzeugen Seite 9 Automotive Safety & Security, Stuttgart

10 HW/SW-Konzept des Demonstrators (2) - Vx Works** Linux* OSEK*** System Software (PikeOS) Microkernel (PikeOS) cpci HW * LINUX SW-Modul von SYSGO für PikeOS ** VxWorks SW-Modul von SYSGO für PikeOS *** OSEK SW-Modul von SYSGO für PikeOS OSEK: Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik in Kraftfahrzeugen Seite 10 Automotive Safety & Security, Stuttgart

11 HW/SW-Konzept des Demonstrators (2) Time- (+ Time-Slot) Appl 1 Appl 2 Appl 3 Appl 4 Appl 5 Appl 6 Appl 7 Appl 8 - Vx Works** Linux* OSEK*** System Software (PikeOS) Microkernel (PikeOS) cpci HW * LINUX SW-Modul von SYSGO für PikeOS ** VxWorks SW-Modul von SYSGO für PikeOS *** OSEK SW-Modul von SYSGO für PikeOS OSEK: Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik in Kraftfahrzeugen Seite 11 Automotive Safety & Security, Stuttgart

12 PikeOS Microkernel und System Software PikeOS Aufbau: Microkernel en Time en und Scheduling Konzept der Personalities Kommunikation unter PikeOS Fehlerbehandlung Seite 12 Automotive Safety & Security, Stuttgart

13 ierung und Scheduling Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 13 Automotive Safety & Security, Stuttgart

14 ierung und Scheduling Time 0 Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 14 Automotive Safety & Security, Stuttgart

15 ierung und Scheduling Time 1 Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 15 Automotive Safety & Security, Stuttgart

16 ierung und Scheduling Time 2 Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 16 Automotive Safety & Security, Stuttgart

17 Konzept der Personalities Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 17 Automotive Safety & Security, Stuttgart

18 Konzept der Personalities Service I II III IV PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 18 Automotive Safety & Security, Stuttgart

19 Konzept der Personalities Service I II III IV (Ada) PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 19 Automotive Safety & Security, Stuttgart

20 Konzept der Personalities Service I II III IV (Ada) ELinOS PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 20 Automotive Safety & Security, Stuttgart

21 Konzept der Personalities Service I II III IV (Ada) ELinOS VxWorks PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 21 Automotive Safety & Security, Stuttgart

22 Kommunikation unter PikeOS Inter Process Communication Port Kommunikation Kommunikation ist synchron, unidirektional und ungepuffert Kommunikation zwischen Threads verschiedener en möglich Event Kommunikation Kommunikation ist synchron Threads können Event Counter nutzen Shared Memory Objects Shared Memory File System Netzwerk mit unterschiedlichen Protokollen und Interfaces (z.b. TCP/IP auf Ethernet) Seite 22 Automotive Safety & Security, Stuttgart

23 Health Monitoring und Exception Handling Health Monitoring Klassifizierung Module Error Level Error Level Process Error Level Handling des Error Codes auf Applikationsebene oder entsprechend der Einträge in System, Module und Health Monitor Tabelle Registrierung von Short und Full Exception Handler zur Verarbeitung durch Threads Seite 23 Automotive Safety & Security, Stuttgart

24 Überblick Vorüberlegungen Konzept des FMS/MMS Demonstrators Status des Demonstrators Ergebnis und weitere Nutzung Seite 24 Automotive Safety & Security, Stuttgart FMS: Flight Management System MMS: Mission Management System

25 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A (Ada) (Ada) VxWorks ELinOS ELinos PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 25 Automotive Safety & Security, Stuttgart

26 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A VxWorks ELinos PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 26 Automotive Safety & Security, Stuttgart

27 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 27 Automotive Safety & Security, Stuttgart

28 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 28 Automotive Safety & Security, Stuttgart

29 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 29 Automotive Safety & Security, Stuttgart

30 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 30 Automotive Safety & Security, Stuttgart

31 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 31 Automotive Safety & Security, Stuttgart

32 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 32 Automotive Safety & Security, Stuttgart

33 Demonstration der implementierten Funktionalitäten Control Network Service GSM VCM PM Appl B Appl A Appl A Muxa VxWorks ELinos PikeOS System Software PSSW PikeOS Microkernel 3U cpci Hardware Seite 33 Automotive Safety & Security, Stuttgart

34 Überblick Vorüberlegungen Konzept des FMS/MMS Demonstrators Status des Demonstrators Ergebnis und weitere Nutzung Seite 34 Automotive Safety & Security, Stuttgart FMS: Flight Management System MMS: Mission Management System

35 Ergebnis und weitere Nutzung Ergebnis der Demonstration Unabhängigkeit der en gezeigt Korrumpieren des Kernels auch durch Device Driver nicht nachweisbar Portierung bestehender Software durch Personalities mit geringen Aufwand Portierung des Systemmanagements und der Kommunikation nach STANAG 4626 von LynxOS Portierung der Applikationen A und B von UNIX und VxWorks Konfiguration Laufzeitumgebung durch Tools nur zum Teil möglich, Konfiguration per Hand notwendig und fehlerträchtig Seite 35 Automotive Safety & Security, Stuttgart

36 Ergebnis und weitere Nutzung Weitere Nutzung EADS Multiboard Demonstrator mit realer Flugsoftware auf Basis der Implementierung Prototyping zur Erzeugung der Systemtabellen auf Basis bestehender Toolkette Weitere Arbeiten bei SYSGO Vereinfachung des Microkernels Verbesserung der Toolunterstützung Zertifizierung nach DO178B Level A Seite 36 Automotive Safety & Security, Stuttgart

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