Strukturierung von Multimediasystemen für Fahrzeuge
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- Günther Junge
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1 Gesellschaft für Informatik e.v. - Fachausschuss Echtzeitsysteme Echtzeit 2012: "Kommunikation unter Echtzeitbedingungen" Strukturierung von Multimediasystemen für Fahrzeuge Boppard am Rhein, 23. November 2012 Andreas Knirsch
2 In-Car-Multimediasysteme Standardausstattung heterogene Funktionen Einfluss durch "Consumer Electronics"
3 In-Car-Multimediasysteme (II) verbinden Fahrzeuge mit der Außenwelt müssen besondere Anforderungen erfüllen 3G LTE ICM Head-Unit Feldbus ECU ECU ECU
4 In-Car-Multimediasysteme (II) verbinden Fahrzeuge mit der Außenwelt müssen besondere Anforderungen erfüllen schwierige Wartungssituation Zuverlässigkeit "rauhe" Umgebung Lange Lebensdauer
5 Parallele Entwicklung Arbeitsteilung folgt der Systemstrukturierung viele unterschiedliche Organisationen mit unterschiedlichem Hintergrund und Kenntnissen 9 Unternehmen 13 Standorte 235 Entwickler -> 20 MLOC -> 45 Varianten
6 Großer Funktionsumfang Assistenz HMI Unterhaltung Steuerung Navigation Displays Radio Klima Außenkameras Sprache Streaming Media Sitze Pannenhilfe Eingabegeräte Internet Türen Displays >1000 asynchrone Tasks mehrere Benutzer
7 Von verteilten zu integrierten Architekturen Tel. Media Navi.... Feldbus
8 Von verteilten zu integrierten Architekturen Media Navi. Execution Domains Tel.... Infrastruktur Feldbus prioritätsbasierte, preemptive Scheduling-Domänen
9 Gesamtarchitektur eines ICM-Systems Eingabe Touch Displays Tasten Sprache Speicher USB-Flash SD-Flash ipod Infrastruktur Anwendung Benutzerschnittstelle Medienspieler Telefon Navigation Browser Software-Framework Betriebssystem Radio... BT WIFI UMTS GSM Konnektivität MOST CAN GPS Feldbusse und Sensoren
10 Problemstellungen unterschiedliche und gleichzeitig voneinander abhängige Softwarekomponenten parallele und verteilte Entwicklung asynchrone und parallele Verarbeitung hohe Integrationsdichte besondere Qualitätsanforderungen Eine Infrastruktur wird notwendig. vorhersagbarer Integrationsprozess deterministisches zeitliches Verhalten... Mangelndes Wissen bei den Entwicklern.
11 Ein Software-Framework mit Erfahrungen aus der Praxis für die Lehre und Forschung. Richtlinien zur Benutzung Software-Infrastruktur
12 Anforderungen an ein SW-Framework Abstraktionen für nebenläufige Verarbeitung von Komponenten (bzw. "Execution Domains") Bereitstellung effizienter Kommunikationsmittel Nutzung von Mehrkern-Hardwareplattformen Einrichtungen zur Überwachung und Analyse Flexibilität und Erweiterbarkeit Watchdog Komponente 1 Komponente 2... Komponente n CPU 0 CPU 1... CPU m Tracer
13 Anwendungsbereich von primärer Kontext: In-Car Multimediasysteme komponentenbasierte Architekturen POSIX-konforme Betriebssysteme als Basis vorhersagbare Speichernutzung schnelle Startzeiten Komponente 1 Komponente 2... Komponente n Betriebssystem Hardware-Plattform ICM-System
14 Architektur von statische Prioritäten (Verarbeitung und Ressourcen) ereignisbasierte Kommunikation über gemeinsamen Speicher zentrale Nachrichtenverteilung Abstraktion von domänenspezifischen Protokollen objektorientiertes Design Konfiguration... gemeinsamer Speicher Dispatcher Medienspieler Telefon Navigation...
15 Basisklassen/-funktionen (Auszug) CBinarySemaphore CThread CFSMState CMutex Synchronisation IRunnable Nebenläufige Verarbeitung CFSMAction Zustandsautomaten CComponentContext AComponentBase Komponenten FWMemory TVector Speicher QNX RTOS CCommQueue CMessage CDispatcher IMessageHandler Interne Kommunikation CSockAcceptor CSockConnector CSockStream Externe Kommunikation LINUX...
16 in der Lehre 536 Studierende 5 Lehrveranstaltungen mit bisher 38 Durchführungen im Angebot des FB Informatik bisher 25 Abschlussarbeiten Dipl / MSc / BSc
17 als Plattform für Forschung Isolierung von Komponenten mit definierten Kommunikationsschnittstellen Zugriffssteuerung für gemeinsame Ressourcen Virtualisierung Execution Domains (ED) Inter-VM Kommunikation Ein-/Anbindung mobiler Endgeräte Shared Resource Arbiter (SHARB) Visualisierung
18 Zusammenfassung ICM-Systeme: parallel entwickelte Komponenten Thema für die Informatik-Ausbildung Infrastruktur und Richtlinien sind notwendig : parallele Verarbeitung & Kommunikation hat sich in der Lehre bewährt und dient gleichzeitig als Infrastruktur in der Forschung
19 Gesellschaft für Informatik e.v. - Fachausschuss Echtzeitsysteme Echtzeit 2012: "Kommunikation unter Echtzeitbedingungen" Strukturierung von Multimediasystemen für Fahrzeuge Andreas Knirsch andreas.knirsch@h-da.de
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