Eine Experimentierplattform für automotive Softwareentwicklung

Transkript

1 AutoLab Eine Experimentierplattform für automotive Softwareentwicklung Olaf Spinczyk Jochen Streicher Horst Schirmeier bis Informatik 4 Verteilte Systeme und Betriebssysteme Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg ab 1.9. Informatik 12 Entwicklung und Betrieb eingebetteter und vernetzter Systeme Universität Dortmund os@cs.fau.de 1

2 Agenda Einführung Vision und Minimalziele Durchführung Seminarthemen Nächste Schritte Fragen 2

4 Software im Automobil Quelle: Der neue Maybach, ATZ/MTZ Sonderheft, S. 125,

5 Software im Automobil Ein modernes Auto ist ein heterogenes, verteiltes, eingebettetes System auf Rädern. Mit vielen Problemstellungen für Informatiker: Programmierung verteilter Fahrzeugfunktionen Lastverteilung Minimierung des Stromverbrauchs Echtzeit Maßschneiderung von Infrastruktursoftware... 5

6 Idee der Projektgruppe Grundstein für ein neues Labor: Brettaufbau eines typischen Fahrzeugnetzes Steuerungs- und Messumgebung Ziele (langfristig): Analysen unter realen Lastbedingungen Betrachtung des Fahrzeug als Gesamtheit Untersuchung alternativer Fahrzeugtopologien 6

7 7 Quelle: Audi AG

8 Idee der Projektgruppe Brettaufbau eines typischen Fahrzeugnetzes LIN-Bus CAN-Bus Gateway 8

9 Idee der Projektgruppe Steuerungs- und Messumgebung Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Steuerung FLASH-Programmierung Testabläufe Steuerungs- und Messumgebung Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil 9

10 Die Highlights komplexe Aufgabe im Team lösen ideale Berufsvorbereitung nahtloser Übergang in die Diplomarbeit + aktuelle Standards der KFZ-Industrie + Industriekontakte + Messebesuch + praktische Arbeiten + unterschiedlichste Aufgabenbereiche Hardware, Echtzeit, Kommunikation, Auswertung, Visualisierung,... 10

11 Teilnahmevoraussetzungen notwendig VL Rechnerarchitektur, Prozessrechnertechnik oder Eingebettete Systeme Bereitschaft zu hardware- und systemnaher Programmierung - keine Angst vor Hardware Verständnis englischsprachiger Artikel und Handbücher wünschenswert Programmiererfahrung in C und/oder C++ 11

13 Vision Wie könnte das Ganze mal ausschauen... Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil Steuerungs- und Messumgebung Steuerung FLASH-Programmierung Testabläufe 13

14 Vision Wie könnte das Ganze mal ausschauen... Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil Steuerungs- und Messumgebung Steuerung FLASH-Programmierung Testabläufe 14

15 Benutzerschnittstelle Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 15

16 Benutzerschnittstelle Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 16

17 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 Bus1 17

18 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Verzögerung durch einen Knoten Bus2 gleichzeitige Leistungsspitzen Bus1 18

19 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 Bus1 19

20 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus1 Bus2 Bus-Engpass 20

21 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication idle/busy state Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 Bus1 21

22 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence wechselseitig aktiv Node5 Gateway1 idle/busy state Node4 communication Node6 Bus1 Bus2 Bus1 22

23 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication idle/busy state injections Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 pin0 Bus2 Reaktion auf Beeinflussung Bus1 23

24 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication idle/busy state injections Node4 Node5 Gateway1 Node6 Bus1 Bus2 Bus1 24

25 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication idle/busy state injections Node4 Node5 Node6 Gateway1 Node4 Node5 Bus1 Bus2 Node6 Bus1 25

26 Benutzerschnittstelle power consumption end of boot sequence communication idle/busy state injections Node4 Node4 Node5 Gateway1 viel Kommunikation Node5 Node6 zwischen Bussen Bus1 Bus2 Node6 Bus1 26

27 Vision Steuerungs- und Messumgebung Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil Steuerungs- und Messumgebung Steuerung FLASH-Programmierung Testabläufe 27

28 Steuerungs- und Messumgebung Leistungsaufnahme Bustrace Messen Vorverarbeitung Controller-Ereignisse: idle Interrupt... zeitgesteuerte Injektion von Busnachrichten Steuern ON/OFF/Reset Restbussimulation Aufwand, Wissen um Semantik 28

29 Steuerungs- und Messumgebung Leistungsaufnahme Bustrace Messen Vorverarbeitung Controller-Ereignisse: idle Interrupt... Steuer- und Messknoten benötigen zeitgesteuerte Injektion einen gemeinsamen Zeitbegriff! von Busnachrichten Steuern ON/OFF/Reset Restbussimulation Aufwand, Wissen um Semantik 29

30 Minimalziele Keine Panik! 30

31 Minimalziele bis hier: Vision was aus unserem Projekt werden könnte sprengt vielleicht den Rahmen jetzt: Minimalziele: müssen definiert werden (Scheinvergabe) sind realistisch höchstwahrscheinlich kommen wir zu mehr... 31

32 Minimalziele Fahrzeugnetz: Hardware und Software Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Vernetzung Inbetriebnahme - Standardsoftware Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil Steuerung - mitgelieferte Entwicklungswerkzeuge Steuerungs- und Messumgebung Demonstrator FLASH-Programmierung Testabläufe - soll Funktionalität der Umgebung zeigen 32

33 Minimalziele Steuerungs- und Messumgebung: Hardware Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz (einfache) Software für Mess- und Steuerknoten Daten zeitgenau erfassen und weiterleiten Versorgungsspannung ein- und ausschalten nicht: Vorverarbeitung, sonstigemessung Beeinflussung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil Steuerungs- und Messumgebung Steuerung FLASH-Programmierung Testabläufe 33

34 Minimalziele Steuerungs- und Messumgebung: Software Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Messung Lastverteilung Startup-Verhalten Energie-Profil konsolenbasiert Steuerung Aufzeichnung, Steuerungs- undspeicherung und FLASH-Programmierung Wiedergabe von Messdaten Messumgebung Testabläufe 34

35 Optionale Ziele Wenn uns langweilig werden sollte... automatisierte Analyse und Testabläufe GUI, Visualisierung Fernsteuerung über Internet reaktive Simulation Anbindung an eine Open-Source-Fahrsimulation 35

37 Aufgabenkomplexe natürliche Grobeinteilung in Arbeitspakete Benutzerschnittstelle Fahrzeugnetz Steuerungs- und Messumgebung 37

38 Zeitplanung Wintersemester Woche Inhalt 1-2 Einstieg in Literatur und Vorarbeiten 3 Ideensammlung, Festlegung von Arbeitsaufträgen 4-7 Entwürfe für Versuchsaufbau und Messumgebung (MZ 1) 8-9 Bewertung und Abstimmung der Entwürfe, Hardwareauswahl für Messumgebung Arbeitsform gemeinsames Seminar Gruppen-/Plenarsitzungen Gruppenarbeit Gruppen-/Plenarsitzungen Inbetriebnahme des Versuchsaufbaus, Installation von Standardsoftware, erste Gruppenarbeit Gehversuche mit eigenen Testprogrammen (MZ 2) Überprüfung der bisherigen Ergebnisse, Zwischenbericht (MZ 5) Gruppen-/Plenarsitzungen Sommersemester Woche Inhalt Arbeitsform Rekapitulation des WS, ggf. Anpassung des Entwurfs für die Messumgebung, gemeinsames Seminar Festlegung von Arbeitsaufträgen für deren Implementierung Implementierung der entworfenen Steuer- und Messumgebung in Hard- und Gruppen-/Plenarsitzungen Software; parallel Entwurf der Demonstratoranwendung (MZ 3 und 4) Bewertung/Korrektur des Demonstrator-Entwurfs, Aufteilung von Arbeitsaufträgen 8-11 Implementierung des Demonstrators (MZ 4) Gruppenarbeit Gruppen-/Plenarsitzungen 38

39 Zeitplanung WS 2007/2008 Seminar Entwürfe erste Inbetriebnahme der Fahrzeugelektronik 39

40 Zeitplanung SS 2008 Implementierung der Steuer- und Messumgebung Demonstrator Test 40

41 Dokumentation Ausarbeitung der Seminarthemen Kurzprotokolle in Gruppen- und Plenarsitzungen Entwurfsdokumente Zwischen- und Endbericht... ganz schön viel Papier! 41

42 Dokumentation Ausarbeitung der Seminarthemen Kurzprotokolle in Gruppen- und Plenarsitzungen Entwurfsdokumente Zwischen- und Endbericht... ganz schön viel Papier! Reduzierung auf das Nötigste kontinuierlich wachsende Berichte 42

43 Infrastruktur eigener Laborraum der Arbeitsgruppe mit PCs (OH16) Hard- und Software Microcontroller-Boards kommerzielle Embedded-Betriebssysteme etc. Kooperationswerkzeuge Mailingliste Wiki Versionsverwaltung (Subversion o.ä.) Projektmanagement-Werkzeuge 43

45 Seminarthemen konzeptionelle Grundlagen Zeit- und ereignisgesteuerte Echtzeitsysteme typische Hardware Steuergeräteplattformen CAN und LIN Flexray typische Infrastruktursoftware OSEK/OS OSEK/COM AUTOSAR typische Entwicklungsmethoden Entwicklungswerkzeuge Test und Diagnose Forschungsthemen 45

46 Nächste Schritte 1. bis :00: Online Anmeldung! 2. optional: Mail bzgl. bevorzugter Mitstreiter an uns 3. eventuell Rückfragen von uns per Mail 4. Auswahlverfahren 5. ab 13.6.: Aushang der Listen 6. ab 2.7.: Erste Sitzung der Gruppe Verteilung der Seminarthemen 46

47 Fragen? 47