Qualität und Diagnose in automotiven Softwaresystemen. Fahrzeugelektronik im Fokus BadenBaden Spezial 18. Oktober 2006, BadenBaden

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1 Qualität und Diagnose in automotiven Softwaresystemen Fahrzeugelektronik im Fokus BadenBaden Spezial 18. Oktober 2006, BadenBaden

2 Agenda Motivation Diagnose in automotiven Softwaresystemen Diagnose und Qualität Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 2 Diagnose und robuste Software Zusammenfassung

3 Motivation Herausforderung Komplexitätszunahme hervorgerufen durch Zunahme der Steuer- und Regelfunktionen (Fahrerassistenzsysteme) in Software realisierten Funktionen Kommunikation (Integration neuer Systeme) Diagnose- und Testfunktionen Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 3 Ziele Fahrer Hohe Kundenzufriedenheit durch robuste Elektronik Schnelle Behebung im Wartungs-/Reparaturfall OEM Wartbarkeit und Qualitätssicherung der Fahrzeuge über den gesamten Entwicklungs- und Lebenszyklus

4 Diagnose in automotiven Softwaresystemen Diagnose bei AUTOSAR Offboard Onboard AUTOSAR Application Manufacturing DEM Microcontroller (µc) DCM * I/O HW Development Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 4 Diagnostic Tool Service Diagnosekommunikation Diagnostic Communication Manager (DCM) Fehlerspeicherung Diagnostic Event Manager (DEM) Fehlererkennung I/O Hardware Abstraction (I/O HW)

5 Diagnose in automotiven Softwaresystemen Diagnose bei AUTOSAR Anwendung Fehlerbehandlung Schnittstellen Diagnosekommunikation Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 5 Basis-Software Fehlerspeicherung Fehlererkennung

6 Diagnose in automotiven Softwaresystemen Diagnose bei AUTOSAR Anwendung AUTOSAR Application Fehlerbehandlung? Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 6 Schnittstellen Basis-Software DEM Fehlerspeicherung DCM DCM * Diagnosekommunikation I/O HW Fehlererkennung (µc) Microcontroller (µc)

7 Diagnose in automotiven Softwaresystemen Anwendung Application Software Component AUTOSAR Actuator Software Component AUTOSAR Sensor Software Component AUTOSAR Fehlerbehandlung AUTOSAR Software... Application Software Component? AUTOSAR Schnittstellen AUTOSAR Runtime Enviroment (RTE) Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 7 Basis-Software Standardized Operating System Standardized Standardized AUTOSAR Services Standardized Standardized Communication Standardized Fehlererkennung Basic Software ECU-Hardware AUTOSAR Diagnosekommunikation Fehlerspeicherung ECU Abstraction Standardized Standardized Microcontroller Abstraction AUTOSAR Complex Device Driver

8 Diagnose und Qualität Erstens Software unterliegt keinem Verschleiß, d. h. Software kann beliebig lange laufen. Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 8 Zweitens Software altert und zwar jedesmal wenn sich die Umgebung um oder die Anforderung an die Software ändert.

9 Diagnose und Qualität Softwarefehler Unzureichende Kommunikation zwischen Auftraggeber und Entwickler (Zulieferer) Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 9 Sich ändernde Anforderungen / Zusätzliche Wünsche und Vorgaben Fehler bei der Umsetzung des Software-Designs Ursachen für Fehler in der Software Schlechte Dokumentation Zeitdruck

10 Diagnose und Qualität Qualitätsmanagementmaßnahmen Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 10 Methoden (z. B. prozessangepasstes Vorgehensmodell) Sprachen (z. B. statische Typprüfung, strukturierte Kontrollanweisungen) Werkzeuge (z. B. Einsatz von Konfigurationsmanagementsystemen) Richtlinien (z. B. Programmierrichtlinien, Konventionen) Standards (z. B. firmeninterne und internationale) Checklisten (z. B. Meilensteine, Planung mit definierten Übergaben) Konstruktive Qualitätsmanagementmaßnahmen

11 Diagnose und Qualität Softwarestandards Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 11 Zuverlässigkeit Reife / Fehlertoleranz / Wiederherstellbarkeit Änderbarkeit / Übertragbarkeit Prüfbarkeit / Analysierbarkeit / Austauschbarkeit Wiederverwendung Wirtschaftlich / Entwicklung Wartbarkeit und Testbarkeit Teil- und Gesamtsystem Transparenz Verständlichkeit / Überschaubarkeit Basierend auf: ISO/IEC 9126 (DIN 66272) Bewertung von Softwareprodukten

12 Diagnose und robuste Software Das Qualitätsmanagement wird durch die Kopplung von Diagnose und Qualität verbessert. Für eine robuste Software müssen folgende Maßnahmen ergriffen werden: Redundante Realisierungen (z.z. selten in automotiven Anwendungen) Tragfähige Softwarearchitektur Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 12 Überwachung (Watchdogs, Monitor) Re-Initialisierung (Recovery Management) Explizites Fehlermanagement

13 Diagnose und robuste Software Tragfähige Softwarearchitektur Sensoren Signal A Signal B Signal C Verarbeitung Funktion 1 Funktion 2 Aktoren Output A Output B Output C Signal C Signal B Signal B Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 13 Signal A Funktion 1 Funktion 2 t

14 Diagnose und robuste Software Tragfähige Softwarearchitektur Verarbeitung Eingangssignal- Verarbeitung Zustandsautomat Ausgangssignal- Verarbeitung Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 14 «Sensor» Hardwareschicht «Aktor» Hardwareschicht Strukturelle Trennung von Ein-, Ausgangs- und Primärverarbeitung. Vermeidung von Signalinkonsistenzen

15 Diagnose und robuste Software Tragfähige Softwarearchitektur Verarbeitung Eingangssignal- Verarbeitung Watchdog Monitor Inactive/Sleep Zustandsautomat Hold Init/Reset exit Partial Shutdown Normal State Machine error grave error Ausgangssignal- Verarbeitung CAN : Aktiver Sensor Taster : Passiver Sensor Protection Stop Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 15 «Sensor» Hardwareschicht «Aktor» Hardwareschicht Strukturelle Trennung von Ein-, Ausgangs- und Primärverarbeitung. Vermeidung von Signalinkonsistenzen

16 Diagnose und robuste Software Überwachung (Watchdogs, Monitor) Werte Statusmeldung Eingangssignal- Verarbeitung Watchdog Monitor UML- Port UML- Konnektor Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 16 CAN : Aktiver Sensor Taster : Passiver Sensor Hardwareschicht

17 Diagnose und robuste Software Re-Initialisierung Inactive/Sleep Hold Init/Reset exit Normal State Machine Partial Shutdown error grave error Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 17 Leichter Fehler (error) Schwerer Fehler (grave error) Teilabschaltung Notabschaltung Protection Stop

18 Diagnose und robuste Software Explizites Fehlermanagement Verarbeitung send alives Inactive/Sleep Hold Init/Reset exit Partial Shutdown Normal State Machine error grave error controls Watchdog reports timeouts Protection Stop exchanges data report errors FaultHandler Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 18 CAN : Aktiver Sensor Eingangssignal-Verarbeitung Watchdog Taster : Passiver Sensor Monitor

19 Zusammenfassung Diagnose und Qualität Softwarefehler Qualitätsmanagementmaßnahmen Softwarestandards Diagnose und robuste Software Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 19 Tragfähige diagnostische und somit robuste Softwarearchitektur durch: Überwachung (Watchdogs, Monitor) Re-Initialisierung Explizites Fehlermanagement

20 Kontakt Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 20 Carmeq GmbH Carnotstr. 4 D Berlin Peter Braitschink Tel. 030/

21 Quellen [1] HEINECKE, Harald ; SCHNELLE, Klaus-Peter ; FENNEL, Helmut ; BORTOLAZZI, Jürgen ; LUNDH, Lennart ; LEFLOUR, Jean ; MATÉ, Jean-Luc ; NISHIKAWA, Kenj; SCHARNHORST, Thomas: AUTomotive Open System ARchitecture - An industrywide initiative to manage the complexity of emerging Automotive E/E-Architectures. In: AUTOSAR Convergence 2004 (2004) [2] Rainer Kallenbach (Bosch): Trends in der Automobilelektronik - Systeme, Architekturen und Komponenten. Euroforum Jahrestagung Elektronik-Systeme im Automobil, [3] GRÜNFELDER, Stephan: Den Fehlern auf der Spur. In: Elektronik 22 (2004), S Carmeq GmbH, Berlin - 5. Februar Folie 21 [4] ISO/IEC 9126 (DIN 66272) Bewertung von Softwareprodukten [5] Helmut Balzert. Lehrbuch der Software-Technik Software-Management Software- Qualitätssicherung Unternehmensmodellierung. Spektrum, [6] M. Glinz. Software-Qualitätsmanagement. Institut für Informatik der Universität Zürich, 2001 [7] DOUGLASS, Bruce P.: Real-time design patterns, 2003

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