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O E M S U P P L I E R 2 015
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FORSCHUNG UND ENT WICKLUNG
Referenzdesign für moderne
Fahrzeugsysteme
Leistungsfähige Multicore-SoC-Plattformen mit flexiblen, offenen Linux-Betriebssystemen erlauben es Automobilentwicklern, mehrere komplexe Funktionen auf
einem Steuergerät zu hosten. Der Artikel beschreibt ein Referenzdesign, das ein
Fahrerinformationsdisplay, Infotainment-Funktionen, Fahrerassistenzsysteme und
Consumer-Elektronikgeräte enthält.
F
ür Automobilhersteller war es nie
schwieriger als heute, die drei
großen Herausforderungen Innovation, reduzierte Komponentenkosten
und kürzere Markteinführungszeiten zu
meistern. Fahrer und Passagiere erwarten, dass die in Smartphones und
Tablets jederzeit verfügbaren Funktionen auch Teil der Fahrzeugelektronik
werden. Darüber hinaus gibt es die
Tendenz, dass die Hersteller verschiedener Marken Technologien gemeinsam nutzen, zum Beispiel die GENIVI-Linux-Plattform
für
Infotainment-Systeme. Um Kunden zu gewinnen und zu binden, besteht aber immer
noch großer Bedarf an Kreativität und
OEM-Markendifferenzierung.
Eine
sehr beliebte Lösung ist es, proprietäre, selbst entwickelte Embedded-Software mit Open-Source-Komponenten
zu kombinieren.
Der Artikel beschreibt eine von
Mentor Graphics entwickelte Proof-of-Concept-Referenzplattform, die
flexibel an spezielle Designs angepasst
werden kann und in der Lage ist, kundenspezifische Funktionen in einem sicheren, automobilspezifischen Paket
zur Verfügung zu stellen. Die Designmöglichkeiten dieser besonderen Plattform decken die aktuellen Markttrends
ab. Dazu zählen ein Fahrerinformationsmodul,
Fahrzeug-Infotainment,
Fahrerassistenzsysteme und auf AUTOSAR basierende Kommunikationsfähigkeiten, die mit bestehenden Fahrzeugnetzwerken zusammen arbeiten.
Überblick über
das Referenzdesign.
Die Technologie wird mithilfe eines
Typ-1-Embedded-Hypervisors integriert, der im Betriebssystem-Kern des
Designs verwendet und auf einer Automobil-Hardware-Referenzplattform gehostet wird. In diesem Fall kommt die
AXSB-Plattform von XS Embedded
(XSe) zum Einsatz.
Erfüllung der
Konzeptanforderungen
Herausforderungen bei diesem Design
sind u.a. die Aufrechterhaltung einer
akzeptablen Leistung für jede einzelne
der gehosteten Anwendungen, die gemeinsame Nutzung verfügbarer Hardware-Ressourcen und das Verwalten
einer sicheren Kommunikation zwischen den einzelnen Bereichen. Durch
die Wahl einer Multicore-Referenz-
plattform werden die Kosten für die
Komponenten reduziert und Hardware
konsolidiert. Die verwendete XSeAXSB-Plattform verfügt neben einer
V850-MCU von Renesas über eine
J6-Multicore-CPU von Texas Instruments. Die AXSB enthält auch eine
Reihe von Peripherie-Komponenten,
die Ethernet, serielle/USB Ports, Radio-Tuner, Eingänge für Rückfahrkameras und CAN-Transceiver unterstützen.
Eine Yocto-basierte GENIVI-konforme
Linux-Distribution wurde für die Plattform optimiert und erreicht sehr
schnelle Boot-Zeiten. Um die Anforderungen der OEMs zu erfüllen, wurden
die Speicherkomponenten und der
Boot-Loader adaptiert, sodass das
Linux-Betriebssystem in weniger als
zwei Sekunden hochfahren kann und
im Standard-Betriebsmodus läuft.
Bilder: Mentor Graphics
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Mentor Automotive
Mentor Automotive ist ein führender
Anbieter von Automotive-Entwicklungswerkzeugen und Embedded
Software. Unsere Produkte unterstützen die komplexen Entwicklungsherausforderungen unserer Automobilkunden und helfen Ihnen dabei,
die steigende Komplexität in Innovationen und Wettbewerbsvorteile
umzuwandeln.
Start-up-Architektur für mehrere Bereiche auf einem SoC.
Für das DIM wurde das Nucleus
RTOS von Mentor Graphics als schnell
bootendes Betriebssystem mit kleiner
Speichergröße gewählt. Dieses Betriebssystem ist in hohem Maße konfigurierbar und verfügt über eine
Open-GLES2-Standardschnittstelle für
beliebte DIM-Grafikapplikationen. Sichere Kommunikation wurde mithilfe
von Remote Protocol Messaging
(RPMsg) implementiert. Dadurch kann
der DIM-Software-Stack Live-Daten an
das Infotainment-System und den AUTOSAR-Software-Stack übertragen.
Ausbau des
Infotainmentsystems
Die Implementierung einer Hypervisor-Virtualisierungsschicht ist eine
elegante Möglichkeit, um Linux und
das Nucleus RTOS zusammen auf einer Hardware-Plattform zu betreiben.
Jedes Betriebssystem läuft auf einer
dedizierten virtuellen Maschine und
die
Hardware-Ressourcen
der
AXSB-Plattform werden gemeinsam
genutzt. Die Kommunikation zwischen den verschiedenen Betriebs­
bereichen erfolgt mithilfe des RPMsg-­
Protokolls auf eine kontrollierte Weise, sodass einige Daten von den
Anwendungen gemeinsam genutzt
werden können. Privilegien lassen
sich so einstellen, dass die Ressourcen verwaltet und der Zugriff auf einige Funktionen des Systems verweigert wird. Für den Fall, dass nicht vertrauenswürdige oder nicht zertifizierte
Anwendungen installiert oder in das
Infotainment-System heruntergeladen
werden, besteht so eine sichere Trennung.
Das Proof-of-Concept-Referenzdesign
bietet eine Reihe von Funktionen. Dazu
gehören eine Software-Radio-Tuner, ein
Rückfahrkamera-Feed, ein Multimedia-Video- und Audio-Player sowie Fahrzeugsystemfunktionen wie HVAC-Steuerungen und ein Luftdruck-Überwachungssystem. Die Kontrolle des Reifendrucks ist eine typische Funktion mit
einer Datenquelle in einem entfernten
Teil des Fahrzeugs. Im Falle zu niedrigen Reifendrucks oder eines defekten
Reifens wird über den CAN-Bus eine
Nachricht mit hoher Priorität gesendet
und sofort auf dem Fahrerinformationsbildschirm angezeigt. Der Prioritäten gesteuerte Interrupt bewirkt, dass der
Warnbildschirm dem standardmäßigen
Infotainment-Home-Bildschirm überlagert wird. Das System wurde mithilfe
eines CAN-Message-Generators getestet, dem ETAS-BusMaster-Simulator.
Im heutigen schnelllebigen Markt
der Automobilelektronik ist es keine
Option mehr, ein Design von Grund auf
neu zu erstellen. Es würde jahrelange
Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten erfordern, bis die richtige Lösung
auf den Markt kommt. Durch die Verwendung eines vorgefertigten Referenzdesign-Konzepts können Entwickler an einem Ausgangspunkt beginnen,
an dem bereits einige der schwierigen
Performance- und Integrationsproblems gelöst wurden. W
j
Mentor Graphics
(Deutschland) GmbH
www.mentor.com/automotive
Andrew Patterson ist Marketing Direktor
der Embedded Software Abteilung bei Mentor Graphics.
Das beinhaltet die Entwicklung und
Produktion elektrischer Leitungssätze; die Produktdefinition & Architekturentwicklung sowie IVI-Systeme;
ADAS; Architektur, Entwicklung und
Integration von Kommunikationsnetzwerken & AUTOSAR, Service und
Dokumentation; PCB System Design;
Mechanische Analyse; die Zuverlässigkeit der Leistungselektronik und
CFD-Simulation.
Mentor Graphics
(Deutschland) GmbH
Arnulfstr. 201
80634 München
Ansprechpartner:
Stefan Marx
Marketing Manager
Automotive Europe
Tel.: +49 (0) 89 570 96 133
Telefax: +49 (0) 89 570 400
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