2.5! Verteilte und vernetzte Systeme

Transkript

1 teuergerätenetzwerk als verteiltes, vernetztes ystem Technische Kommunikationsverbindung teuergerät A teuergerät B teuergerät C teuergerät D teuergerät 1 J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, 2003 Realisierung von teuerungs- /Regelungsund Überwachungsfunktionen Fahrer ollwertgeber Fahrzeug W* W Umwelt teuerung/ U Y X R Regler Aktuatoren trecke ensoren Überwachung R Z W R teuergerätenetzwerk Bus U J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg,

2 Verteiltes, vernetztes ystem! in verteiltes und vernetztes ystem besteht aus mehreren ubsystemen, die miteinander kommunizieren, wobei sowohl die teuerung, als auch die Hardware und die Daten zumindest teilweise dezentral organisiert sind.! Oft aus mehreren Prozessoren mit jeweils eigenem peicher aufgebaut.! Prozessoren durch Kommunikationsnetz miteinander verbunden. 3 Vorteile verteilter und vernetzter ysteme im Kfz! räumliche Verteilung! einfache rweiterbarkeit und kalierbarkeit, Wiederverwendung von Komponenten! höhere Funktionalität (z.b. ACC)! Ausfalltoleranz (durch Redundanz) 4

3 Logische und technische ystemarchitektur Logische Kommunikationsbeziehung Logische ystemarchitektur Technische ystemarchitektur Technische Kommunikationsverbindung J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, Logische Kommunikationsbeziehungen! Client-erver-Modell Task A Request Indication Task B Confirmation Response Zeit t Client! Producer-Consumer-Modell erver J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, 2003 Task A Task B Task C Task D ignal X ignal X ignal X Zeit t Producer Consumer Consumer Consumer 6

4 Beispiel: Diagnosetester und teuergeräte Logische ystemarchitektur Diagnosetester temporärer Technische ystemarchitektur! Diagnosetester als Client! teuergerät als erver Diagnosetester temporärer J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, Nachrichten! Übertragung von ignalen im Kfz über serielle Kommunikationssysteme! einheitliche Nachrichtenrahmen ignale! Nachricht ID 1 Adressierung mit Identifier ID tatus-, teuer- & Prüfinformationen Nutzdaten J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, 2003! evt. auch Aufteilung von ignalen auf mehrere Nachrichten 8

5 Adressierung! Abbildung der ender-mpfänger-beziehungen! Teilnehmeradressierung! Nachrichtenadressierung 9 Kommunikationsmatrix (K-Matrix) Motorsteuergerät AB- teuergerät Getriebesteuergerät Netzknoten Nachricht ignal AB-teuergerät AB_1 Raddrehzahl vorne links Raddrehzahl vorne rechts AB_2 Raddrehzahl hinten links Raddrehzahl hinten rechts Motorsteuergerät M_1 Fahrpedalwert Motordrehzahl M_2 Motortemperatur Getriebesteuergerät G_1 Motorsollmoment44 10 J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, 2003

6 Kommunikation Nutzdaten z.b. ignale Transportprotokoll Warteschlange teuerung des Buszugriffs Task A 1 Task A n Anwendungen Task B 1 Task B k Transportschicht Netzwerkschnittstelle Nachrichten Nachricht Bus J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, chichtenmodell nach IO/OI oftware Komponenten für Kommunikation nach OK-COM V3.0.1 chichtenmodell nach OK-COM Legende: I/O API Application Layer Funktion f 3 Funktion f 1 Funktion f 2 Anwendungs- oftware Presentation Layer ession Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Flash Loader Diagnoseprotokoll IO Betriebssystem OK-O Network Layer IO Interaction Layer OK-COM Bustreiber Communication Hardware Netzwerkmanagement OK-NM Hardware Abstraction Layer (HAL) 12 J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, Plattform-oftware

7 Kommunikation nach OK-COM! message passing! Dienste endmessage(), ReceiveMessage()! unqueued messages! queued messages (FIFO)! event messages! state messages 13 Netzwerkmangement nach OK-NM! organisatorische Funktionen für die Kommunikation! instellung von Betriebsparametern! teuerung von Betriebsarten des Mikrocontrollers eines Netzknoten! Überwachung der Netzknoten 14

8 Teilnehmerüberwachung nach OK-NM V2.5.2 Task A Task B Task C Task D Zeit t Token Token Token Token Logischer Ring J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, Buszuteilungsverfahren Buszuteilungsverfahren gesteuert ungesteuert (zufällig) Master-lave- Architektur zentral gesteuert dezentral gesteuert Multi-Master- Architektur kollisionsfrei nicht kollisionsfrei trategie Polling Delegated Token Token Passing Token Ring TDMA CMA/CA CMA/CD Technologie LIN MOT FlexRay TTP TTCAN CAN thernet 16 J. chäuffele, Th. Zurawka:, Vieweg, 2003

9 reignis- und zeitgesteuerte Zugriffsstrategien! Zuteilungsentscheidung statisch oder dynamisch! Vorhersagbarkeit der Kommunikationslatenzzeit?! CAN ereignisgesteuert, Abschätzungen nur für höchstpriore Nachrichten! prozessorübergreifende, zeitgesteuerte Multi-Master-Achitekturen: global time, ynchronisationsverfahren in OK-TIM 17