Restbussimulation von Time-Triggered Ethernet

Transkript

1 von Time-Triggered Ethernet Anwendungen 1 florian.bartols@informatik.haw-hamburg.de 07. Januar 2011

2 Überblick Co-Projektgruppe (Communication-Over-Realtime-Ethernet) 4 Masterstudenten 5 Bachelorstudenten Bachelorarbeit im Co-Kontext & 2 / 22

3 Agenda 1 Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel 2 & Was ist? Was ist? 3 Anforderungen & / 22

4 Verteilung von Sensoren im Automobil Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel & Aktuelles Oberklasse Fahrzeug: 60 Steuergeräte 4 / 22

5 Kosten Elektronik im Automobil x-by-wire Anteil der durch Elektronik verursachten Kosten in % ABS Brake-by-wire Abstandsregeltempomat ESP elektronische Getriebesteuerung Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel & 5 Motorsteuerung Till Steinbach: Ethernet als Bus für Echtzeitanwendungen Jahr im Automobil - Projektbericht. 1 Sep / 22

6 Fallbeispiel - Entwicklung eines neuen Automobils Dezentrale Entwicklung eines neuen Automobils Entwicklungszeit ca. 3 Jahre 2 Konzept und Design durch Hersteller Passende Steuergeräte durch einen Zulieferer Hersteller verteilt Systemmodelle des Netzwerkes Zulieferer entwickeln anhand diesem Modell das Steuergerät Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel & 2 Jörg Schäuffele und Thomas Zurawka: Automotive Software Engineering / 22

7 Fallbeispiel - Entwicklung eines neuen Automobils Problem: Fehler werden u.u. erst spät aufgedeckt Kosten steigen, je später Fehler entdeckt werden 3 Rückrufaktionen führen zu längeren Entwicklungszyklen und gleichzeitig zu höheren Kosten Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel & 3 Thomas Riegraf, Siegfried Behh und Stefan Kraus: Effizientes Testen in der Automobilelektronik - Von der Simulation bis zur Diagnose. 7 / 22

8 Fallbeispiel - Entwicklung eines neuen Automobils Problem: Lösung: Fehler werden u.u. erst spät aufgedeckt Kosten steigen, je später Fehler entdeckt werden 3 Rückrufaktionen führen zu längeren Entwicklungszyklen und gleichzeitig zu höheren Kosten Frühzeitiges Testen des Steuergerätes Eine Möglichkeit: Anteil Elektronik im Automobil Fallbeispiel & 3 Thomas Riegraf, Siegfried Behh und Stefan Kraus: Effizientes Testen in der Automobilelektronik - Von der Simulation bis zur Diagnose. 7 / 22

9 Grundlagen Simulation eines oder mehreren Knoten in verteilten Systemen Ermöglicht frühzeitiges Testen von Steuergeräten ohne Gesamtsystem Verbindung wird über das ALE Kommunikationsmedium erstellt Die zu testenden Steuergeräte bemerken keinen Unterschied Restbussimulator muss das verwendete Protokoll unterstützen Simulation der relevanten Informationen (Verringerung der Komplexität) & Was ist? Was ist? 8 / 22

10 Beispiel Beispiel: geschwindigkeitsabhängige Fahrwerkssteuerung Fahrwerksteuergerät Tachome er Mo or Bremsen & Was ist? Was ist? S oßdämpfer Vorne S oßdämpfer Hin en 9 / 22

11 Beispiel Beispiel: geschwindigkeitsabhängige Fahrwerkssteuerung Fahrwerksteuergerät & Was ist? Was ist? Res bussimula or 9 / 22

12 RBS im V-Modell Ansiedlung der im V-Modell funktionaler Systementwurf technischer Systementwurf Komponententest Anforderungsspezifikation Komponentenspezifikation Systemtest ntegrationstest Abnahmetest & Was ist? Was ist? Entwicklung 10 / 22

13 RBS im V-Modell Ansiedlung der im V-Modell funktionaler Systementwurf technischer Systementwurf Komponententest Anforderungsspezifikation Komponentenspezifikation Systemtest ntegrationstest Abnahmetest & Was ist? Was ist? Entwicklung 10 / 22

14 Testmöglichkeiten Testmöglichkeiten einer (Abhängig von Zeitpunkt des Testens) Einhaltung der Protokollspezifikation Belastung- & Stresstest Korrektes Verhalten des Gerätes Open Loop Das Steuergerät wird nur stimuliert Closed Loop Abhängig vom Verhalten des Steuergerätes & Was ist? Was ist? 4 Thomas M. Galla: Cluster Simulation in Time-Triggered Real-Time Systems. Dez Thomas M. Galla und Roman Pallierer: Cluster simulation-support for distributed development of hard real-time systems using TDMA-based communication. Juni Martin Schlager: Hardware-in-the-Loop Simulation. Apr / 22

15 Vorhandene Lösungen für RBS CANoe 7 FlexRay, CAN, LIN, MOST, Ethernet FlexXCon 8 FlexRay, CAN CanEasy 9 CAN, LIN & Was ist? Was ist? 7 Vector Informatik: CANoe -. 8 Eberspächer: FlexXCon -. 9 Schleißheimer GmbH: CanEasy. 12 / 22

16 Grundlagen 10 entwickelt von TTTech und Honeywell Echtzeiterweiterung des standard Switched-Ethernet Sterntopologie, Frameformat und Protokoll sind identisch zusätzliche Funktionalitäten prioritäten- und zeitgetriebene Übertragung Globale, synchronisierte Zeit & Was ist? Was ist? 10 Wilfried Steiner: Specification. Nov / 22

17 Prioritäten & Synchronisierung definiert 3 Nachrichtenklassen 1 Time-Triggered 2 Rate-Constrained 3 Best-Effort & Was ist? Was ist? 14 / 22

18 Prioritäten & Synchronisierung definiert 3 Nachrichtenklassen 1 Time-Triggered 2 Rate-Constrained 3 Best-Effort Zeitsynchronisierungsdienst sorgt für globale Zeit & Was ist? Was ist? w Time) C (ne 14 / 22

19 RBS von TTE Anforderungen Unterstützung des Protokolls dynamische Konfigurierbarkeit unabhängig vom Anwendungsfall Ladbarkeit von Systemmodellen & Anforderungen 15 / 22

20 RBS von TTE Anforderungen Unterstützung des Protokolls dynamische Konfigurierbarkeit unabhängig vom Anwendungsfall Ladbarkeit von Systemmodellen Speziell für Time-Triggered Ethernet: Echtzeitanforderungen für TT-, RC-Nachrichten erfüllen Zeitsynchronisierungsfunktionen Synchronization Master, Synchronization Client, Compression Master & Anforderungen 15 / 22

21 RBS von TTE en einer Modellierung komplexer Reglerstrukturen Modellierung des Verhaltens der simulierten Knoten Abbildung der simulierten Knoten im Schedule der RBS Speziell für Time Triggered Ethernet: Interpretation der Netzkonfiguration Anpassung dieser an die RBS Welche Nachrichten verlassen den RBS? Was kann vereinfacht werden? & Anforderungen 16 / 22

22 RBS von TTE Interessante Szenarien einer RBS "node under test" & Restbussimulator Anforderungen 17 / 22

23 RBS von TTE Interessante Szenarien einer RBS "node under test" "node under test" Restbussimulator Restbussimulator TTE-Switch & Anforderungen 17 / 22

24 RBS von TTE Interessante Szenarien einer RBS "node under test" "node under test" Restbussimulator Restbussimulator TTE-Switch & Anforderungen "node under test" TTE-Switch Restbussimulator Restbussimulator 17 / 22

25 Fehlende Geräte (Akt. in der Entwicklung als Bachelorarbeiten) Momentan nur Zugriff auf das TTE-Development-System (2 TTE Knoten) Datenmodell von echten Daten nicht vorhanden Anwendungsbereich noch nicht sicher Rechenleistung (Scheduling von mehreren Knoten) Tools zur Erstellung von -Netzwerken noch nicht vorhanden & 18 / 22

26 Zusammenfassung : kostengünstige Variante frühzeitiges Testen keep it simple - Ansatz : Echtzeiterweiterung Synchronisierungsfunktion RBS von : Protokollunterstützung Echtzeitfähigkeit von TT- und RC-Nachrichten & 19 / 22

27 Projekt: Grundfunktionalitäten einer RBS unter Realtime Linux & 20 / 22

28 Projekt: Grundfunktionalitäten einer RBS unter Realtime Linux Masterthesis: Skalierbare unter der Verwendung von Realtime Linux Interessante Fragestellungen: Mehrere Interfaces sinnvoll? Skalierbarkeit einer RBS unter RT-Linux? to be continued... & 20 / 22

29 Fragen Vielen Dank für die Aufmerksamkeit & 21 / 22

30 [1] Eberspächer. FlexXCon -. Eberspächer. URL: (besucht am ). [2] Thomas M. Galla. Cluster Simulation in Time-Triggered Real-Time Systems. Diss. Wien: TU Wien, Dez [3] Thomas M. Galla und Roman Pallierer. Cluster simulation-support for distributed development of hard real-time systems using TDMA-based communication. In: Proceedings of the 11th Euromicro Conference on Real-Time Systems, Juni 1999, S DOI: /EMRTS [4] Vector Informatik. CANoe -. Vektor Informatik. URL: (besucht am ). [5] Jörg Schäuffele und Thomas Zurawka. Automotive Software Engineering. Wiesbaden: Vieweg und Teubner, ISBN: [6] Martin Schlager. Hardware-in-the-Loop Simulation. Vdm Verlag Dr. Müller, Apr ISBN: [7] Schleißheimer GmbH. CanEasy. Schleißheimer GmbH. URL: (besucht am ). [8] Till Steinbach. Ethernet als Bus für Echtzeitanwendungen im Automobil - Projektbericht. Bericht. Sep URL: [9] Wilfried Steiner. Specification. TTTech Computertechnik AG. Nov URL: [10] Thomas Riegraf, Siegfried Behh und Stefan Kraus. Effizientes Testen in der Automobilelektronik - Von der Simulation bis zur Diagnose. Vector Informatik. URL: Hochschule PressArticle_DE.pdf. für Angewandte Wissenschaften Hamburg & 22 / 22