Vorlesung Automotive Software Engineering Teil 1 Motivation und Überblick

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1 INFORMATIK CONSULTING SYSTEMS AG Vorlesung Automotive Software Engineering Teil 1 Sommersemester 2013 Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld Bernhard.Hohlfeld@mailbox.tu-dresden.de Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik Honorarprofessur Automotive Software Engineering

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4 Fahrzeugkomponenten 3

5 Fahrzeugkomponenten 3 Steuergeräte: Rechner und SW

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7 Hersteller (OEM) 4

8 Hersteller (OEM) Zulieferer 4

9 Hersteller (OEM) Zulieferer Halbleiter-Hersteller 4

10 Hersteller (OEM) Zulieferer Halbleiter-Hersteller Motivation und Überblick Software- Entwicklungswerkzeuge und Standard-Software (CAN, AUTOSAR,...) 4

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14 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software (Nach Schäuffele, Zurawka) Analyse der Benutzeranforderungen und Spezifikation der logischen Systemarchitektur f1 f2 f3 f4 Akzeptanz- und Systemtest Übersicht V-Modell Logische Architektursichten Systemarchitektur SG 1 SG 2 f1 f2 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur Kalibrierung Integrationstest des Systems SG 3 f3 f4 Technische Systemarchitektur Integration der SystemKomponenten Softwarearchitektur des Kombiinstrumentes (Nach Schäuffele, Zurawka) 19 OSEK-COM 8 Netzwerkmanagement OSEK-NM MOST Netzdienste Network Layer ISO CAN-Treiber MOST- HAL Zeigertreiber Displaytreiber LEDTreiber I/OTreiber Betriebssystem OSEK-OS 24 Software-Architektur Plattform-/Basis-Software Interaction Layer Diagnoseprotokoll ISO Design und Implementierung der Software-Komponenten 21 Anzeigeobjekte Flash Loader Spezifikation der SoftwareKomponenten Anwendungs-Software Berechnungsfunktionen Analyse der SoftwareAnforderungen und Spezifikation der technischen Softwarearchitektur Integrationstest der Software Integration der SoftwareKomponenten Test der SoftwareKomponenten

15 9 OSEK/ VDX ASAM ISO Road vehicles Functional safety

16 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung Prof. Dr. Dieter Nazareth 10

17 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung Prof. Dr. Dieter Nazareth 11

18 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung Prof. Dr. Dieter Nazareth 11

19 12

20 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung 12

21 13

22 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung 13

23 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software (Nach Schäuffele, Zurawka) Analyse der Benutzeranforderungen und Spezifikation der logischen Systemarchitektur f1 f2 f3 f4 Akzeptanz- und Systemtest Übersicht V-Modell Logische Architektursichten Systemarchitektur SG 1 SG 2 f1 f2 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur Kalibrierung Integrationstest des Systems SG 3 f3 f4 Technische Systemarchitektur Integration der SystemKomponenten Softwarearchitektur des Kombiinstrumentes (Nach Schäuffele, Zurawka) 19 OSEK-COM 14 Netzwerkmanagement OSEK-NM MOST Netzdienste Network Layer ISO CAN-Treiber MOST- HAL Zeigertreiber Displaytreiber LEDTreiber I/OTreiber Betriebssystem OSEK-OS 24 Software-Architektur Plattform-/Basis-Software Interaction Layer Diagnoseprotokoll ISO Design und Implementierung der Software-Komponenten 21 Anzeigeobjekte Flash Loader Spezifikation der SoftwareKomponenten Anwendungs-Software Berechnungsfunktionen Analyse der SoftwareAnforderungen und Spezifikation der technischen Softwarearchitektur Integrationstest der Software Integration der SoftwareKomponenten Test der SoftwareKomponenten

24 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software (Nach Schäuffele, Zurawka) Analyse der Benutzeranforderungen und Spezifikation der logischen Systemarchitektur f1 f2 f3 f4 Akzeptanz- und Systemtest Übersicht V-Modell Logische Architektursichten Systemarchitektur SG 1 SG 2 f1 f2 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur Kalibrierung Integrationstest des Systems SG 3 f3 f4 Technische Systemarchitektur Integration der SystemKomponenten Softwarearchitektur des Kombiinstrumentes (Nach Schäuffele, Zurawka) 19 OSEK-COM 14 Netzwerkmanagement OSEK-NM MOST Netzdienste Network Layer ISO CAN-Treiber MOST- HAL Zeigertreiber Displaytreiber LEDTreiber I/OTreiber Betriebssystem OSEK-OS 24 Software-Architektur Plattform-/Basis-Software Interaction Layer Diagnoseprotokoll ISO Design und Implementierung der Software-Komponenten 21 Anzeigeobjekte Flash Loader Spezifikation der SoftwareKomponenten Anwendungs-Software Berechnungsfunktionen Analyse der SoftwareAnforderungen und Spezifikation der technischen Softwarearchitektur Integrationstest der Software Integration der SoftwareKomponenten Test der SoftwareKomponenten

25 15 OSEK/ VDX ASAM ISO Road vehicles Functional safety

26 Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung 15 OSEK/ VDX ASAM ISO Road vehicles Functional safety

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28 Lernziele Die Rolle der Software im Automobil an Beispielen verstehen Die Entwicklung in den letzten zwanzig Jahren kennenlernen Zunahme der Funktionalität: Beispiel Türsteuerung Varaianten durch Software: Beispiel Motoren Zunahme der Varianten: Beispiel Karosseriefunktionen Die Systementwicklung im Zusammenspiel zwischen Herstellern (OEM) und Zulieferern kennenlernen Informationen über Automotive Software Engineering in der Gesellschaft für Informatik (GI) erhalten Inhalte von Lehrveranstaltungen über Automotive Software Engineering beispielhaft kennenlernen 17

29 Geschichte und Grundbegriffe 2. Motivation Automotive Software Engineering 3. Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen Hersteller (OEM) und Zulieferern 4. GI-Fachgruppe Automotive Software Engineering 5. Lehrveranstaltungen 18

30 Geschichte und Grundbegriffe 2. Motivation Automotive Software Engineering 3. Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen Hersteller (OEM) und Zulieferern 4. GI-Fachgruppe Automotive Software Engineering 5. Lehrveranstaltungen 19

31 ist eine badische Erfindung (1) Carl Friedrich Benz ( ) Der Ingenieur hatte unabhängig von (und vor!) Daimler ein (das!) Automobil erfunden. Viele Aktionäre, vor allem solche aus dem Badischen, sind erbost, dass DaimlerChrysler nicht wieder den alten Firmennamen Daimler-Benz annimmt. Benz hatte in Mannheim 1883 die Firma Benz & Cie. Rheinische Gasmoto-renfabrik gegründet, die sich 1926 mit der Daimler-MotorenGesellschaft zur Daimler-Benz AG zusammentat. 20

32 ist eine badische Erfindung (2) 1886: Benz Motorwagen Das erste Automobil mit Konstruktions- merkmalen, die teilweise heute noch zu finden sind (z. B. bei der Lenkung) August 1888 Berta Benz ( ) fuhr die 100 km lange Strecke von Mannheim nach Pforzheim. Nachweis der Konzepttauglichkeit Bedienbarkeit 1886: Daimler Motorkutsche Einbau eines Motors in eine Kutsche, Typ "Americain", der Firma W. Wimpff & Sohn in Stuttgart. Es ist den alten Unterlagen zu entnehmen, dass Daimler 775 Mark für den Kutschenwagen bezahlt hat. Erstes Vierrad-Automobil (Erste Vierrad-Motorkutsche) 21

33 Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren 22

34 Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Fahrzeug 22

35 Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Fahrzeug 22

36 Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 22

37 Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug Radbremse (Aktuator) 22

38 Fahrer Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug Radbremse (Aktuator) 22

39 Fahrer Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug Radbremse (Aktuator) 22

40 Fahrer Lenkwinkelsensor Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug Radbremse (Aktuator) 22

41 Fahrer Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug Radbremse (Aktuator) 22

42 Fahrer Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Hydroaggregat Fahrzeug Radbremse (Aktuator) Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) 22

43 Fahrer Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Werkzeug (z. B. Diagnosetester) Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Hydroaggregat Fahrzeug Radbremse (Aktuator) Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) 22

44 Umwelt Fahrer Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Werkzeug (z. B. Diagnosetester) Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Hydroaggregat Fahrzeug Radbremse (Aktuator) Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) 22

45 Umwelt andere Fahrzeuge Fahrer Bus Elektronische Steuergeräte Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Werkzeug (z. B. Diagnosetester) Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Hydroaggregat Fahrzeug Radbremse (Aktuator) Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) 22

46 Automobil-Entwicklung: Matrix-Struktur Smart A-Klasse, B-Klasse C-Klasse, E-Klasse S-Klasse, Maybach M-Klasse, G-Klasse Elektrik 23 Fahrwerk Antrieb... Karosserie

47 Automobil-Entwicklung: Matrix-Struktur Smart A-Klasse, B-Klasse C-Klasse, E-Klasse S-Klasse, Maybach M-Klasse, G-Klasse Domänen 23 Elektrik Fahrwerk Antrieb... Karosserie

48 Ähnlich bei BMW und Audi Automobil-Entwicklung: Matrix-Struktur Smart A-Klasse, B-Klasse C-Klasse, E-Klasse S-Klasse, Maybach M-Klasse, G-Klasse Domänen 23 Elektrik Fahrwerk Antrieb... Karosserie

49 Domänen im Automobil - Komponenten (Auswahl) Fahrwerk / Chassis Bremsen Lenkung Federung Antriebsstrang / Powertrain Motor Getriebe Karosserie / Body Türen Fenster Sitze Beleuchtung Scheibenwischer Telematik Navigation Audio Telefonie 24

50 Domänen im Automobil - Komponenten (Auswahl) Fahrwerk / Chassis Bremsen Lenkung Federung Antriebsstrang / Powertrain Motor Getriebe Karosserie / Body Türen Fenster Sitze Beleuchtung Scheibenwischer Alles hängt mit allem irgendwie irgendwo irgendwann zusammen. Systems Engineering: Die Lösung eines Problems sollte nicht neue Probleme schaffen. Telematik Navigation Audio Telefonie 24