Elektrik-Elektronik-Architekturen im Kraftfahrzeug: Modellierung und Bewertung von Echtzeitsystemen
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Berlin [u.a.]
Springer Vieweg
2012
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGEN XIII
SYMBOLE XVII
1 EINLEITUNG 1
1.1 WERTSCHOEPFUNGSKETTE UND UNTERNEHMENSSTRUKTUR 1
1.2 PRODUKT- UND ENTWICKLUNGSZYKLEN 7
1.2.1 ENTWICKLUNGSPROZESS 7
1.2.2 KOOPERATIONSMODELLE ZWISCHEN OEM UND ZULIEFERER 10 1.3 HISTORISCHE
ENTWICKLUNG DER ELEKTRONIK IM KRAFTFAHRZEUG 11
2 GRUNDLAGEN DER ELEKTRIK/ELEKTRONIK-ARCHITEKTUREN 15
2.1 EBENEN DER E/E-ARCHITEKTUR 15
2.1.1 FUNKTIONSUMFANG 18
2.1.2 FUNKTIONS-/SOFTWAREARCHITEKTUR 19
2.1.3 VERNETZUNGSARCHITEKTUR 21
2.1.4 KOMPONENTENTOPOLOGIE 25
2.1.5 BEWERTUNGSMETRIKEN FUER E/E-ARCHITEKTUREN 28
2.2 EINFLUESSE DURCH GESETZGEBUNG UND STANDARDISIERUNG 32
2.3 E/E-ARCHITEKTURKONZEPTE 4 0
2.3.1 FUNKTIONSORIENTIERTES KONZEPT 41
2.3.2 ZENTRALISIERTES KONZEPT 42
2.3.3 RAEUMLICHORIENTIERTES MASTER/SLAVE-KONZEPT 43
2.4 EBENEN DER TIMING-BEWERTUNG 4 6
2.5 VERFAHREN ZU TIMING-BEWERTUNG 49
3 SOFTWARE-ARCHITEKTUR UND -ENTWICKLUNG 51
3.1 SOFTWARE-ARCHITEKTUR VON STEUERGERAETEN 52
3.1.1 O S E K / V D X , 52
3.1.2 AUTOSAR 57
3.2 SOFTWARE-ENTWICKLUNGSPROZESS 67
IX
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IMAGE 2
X INHALTSVERZEICHNIS
3.2.1 MISRA-REGELN 68
3.3 MODELLBASIERTE FUNKTIONSENTWICKLUNG 69
3.4 FALLSTUDIE: VON DER FUNKTION ZUR SOFTWARE 7 2
4 STEUERGERAETE UND ECHTZEIT-RECHNERSTRUKTUREN 77
4.1 AUFBAU UND ANFORDERUNGEN AN STEUERGERAETE 77
4.2 RECHNERARCHITEKTUREN UND PROGRAMMIERBARE HARDWARE 80
4.3 KOMPONENTEN EINES PROZESSORS 84
4.3.1 KERN EINES PROZESSORS 84
4.3.2 PIPELINES 85
4.3.3 SPEICHERHIERARCHIEN 9 0
4.3.4 UNTERBRECHUNGEN (INTERRUPTS) 95
4.3.5 MULTI-CORE-ARCHITEKTUREN 97
4.4 PERIPHERIEKOMPONENTEN VON CPUS 100
4.5 FALLSTUDIE: ARCHITEKTURALTERNATIVEN FUER STEUERGERAETE 104
4.5.1 AUSGANGSSITUATION 104
4.5.2 ENTWICKLUNGSTEAM 106
4.5.3 ARCHITEKTURALTERNATIVEN 107
4.5.4 ZUSAMMENSTELLUNG DER BAUTEILE 107
4.5.5 BEWERTUNG DER ARCHITEKTURALTERNATIVEN 110
5 KOMMUNIKATIONSGRUNDLAGEN 115
5.1 KOMMUNIKATIONSSYSTEME 116
5.1.1 CONTROLLER AREA NETWORK 116
5.1.2 FLEXRAY 121
5.1.3 LOCAL INTERCONNECT NETWORK (LIN) 126
5.1.4 ETHERNET-BASIERTE KOMMUNIKATION 129
5.2 KONFIGURATION DER BUSSE 135
5.2.1 KONFIGURATION DES CAN-BUS 137
5.2.2 KONFIGURATION DES FLEXRAY-BUS 137
5.2.3 KONFIGURATION DES LIN-BUS 138
5.3 SICHERHEITSKRITISCHE KOMMUNIKATION 138
5.4 FALLSTUDIE 140
5.4.1 KONFIGURATION DES CAN-BUSSES 142
5.4.2 KONFIGURATION DES FLEXRAY-BUSSES 142
5.4.3 ROUTINGTABELLE DES GATEWAYS 143
6 BEGRIFFE UND KENNGROESSEN DER TIMING-BEWERTUNG 145
6.1 EINGEBETTETE VERTEILTE ECHZEITSYSTEME 145
6.2 BEGRIFFSDEFINITIONEN 146
6.3 EREIGNISMODELLE 150
6.3.1 STANDARD EREIGNISMODELLE 150
6.3.2 EREIGNISMODELLE IN AUTOSAR 151
6.3.3 EREIGNISMODELLE BEIM CAN-BUS 151
6.4 OFFSETS 153
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS X I
6.5 KENNGROESSEN FUER DIE TIMING-BEWERTUNG 154
6.5.1 KENNGROESSEN FUER DIE BEWERTUNG VON SOFTWARE 155
6.5.2 KENNGROESSEN FUER DIE BEWERTUNG VON KOMMUNIKATIONSSYSTEMEN 156
6.5.3 KENNGROESSEN FUER DIE BEWERTUNG VON VERTEILTEN SYSTEMEN . . . 158
7 TIMING-BEWERTUNG VON SOFTWARE 1 63
7.1 ANALYTISCHE BESTIMMUNG DER AUSFUEHRUNGSZEITEN 163
7.1.1 WORST-CASE-EXECUTION-TIME- ANALYSE 164
7.1.2 PRINZIPIEN FUER ANALYSIERBARE SYSTEME UND PROGRAMME 170 7.2
SIMULATIVE BESTIMMUNG DER AUSFUEHRUNGSZEITEN 171
7.3 MESSUNG DER AUSFUEHRUNGSZEITEN 172
7.4 FALLSTUDIE: BEWERTUNG DER AUSFUEHRUNGSZEITEN VON SOFTWARE 173 7.4.1
VERWENDETE WERKZEUGKETTE 175
7.4.2 ANALYSE DER AUSFUEHRUNGSZEITEN 176
7.4.3 MESSUNG DER AUSFUEHRUNGSZEITEN 177
7.4.4 VERGLEICH DER ERMITTELTEN AUSFUEHRUNGSZEITEN 178
8 TIMING-BEWERTUNG VON KOMPONENTEN 181
8.1 PROZESSOR-SCHEDULING UND ANTWORTZEITANALYSE VON TASKS 181 8.2
BUSARBITRIERUNG UND ANTWORTZEITANALYSE VON NACHRICHTEN 186 8.2.1 CAN-BUS
186
8.2.2 FLEXRAY-BUS 190
8.2.3 LIN-BUS 195
8.2.4 ETHERNET-AVB (IEEE 802.1QAV) 197
8.3 SIMULATION AUF KOMPONENTENEBENE 203
8.4 FALLSTUDIEN 204
8.4.1 ANALYSE AUF ECU-EBENE 204
8.4.2 ANALYSE EINES CAN-BUSSES (NACHVOLLZIEHBAR) 207
8.4.3 ANALYSE EINES CAN-BUSSES (KOMPLEX) 209
8.4.4 ANALYSE DES FLEXRAY-BUSSES 211
8.4.5 ANALYSE DES LIN-BUSSES 216
9 BEWERTUNG EINGEBETTETER NETZWERKE 219
9.1 ANALYTISCHE VERFAHREN ZUR BEWERTUNG DES ZEITLICHEN SYSTEM VERHALTENS
219
9.1.1 SYMBOLISCHE TIMING-ANALYSE AUF SYSTEMEBENE 220
9.1.2 REAL-TIME CALCULUS 229
9.1.3 WEITERFUEHRENDE ARBEITEN ZU SYMTA/S UND RTC 240
9.1.4 TIMED-AUTOMATA MIT MODEL-CHECKING 243
9.2 SIMULATIVE VERFAHREN ZUR BEWERTUNG DES ZEITLICHEN SYSTEMVERHALTENS
247
9.3 FALLSTUDIEN: TIMING-ANALYSE AUF SYSTEMEBENE 249
9.3.1 FALLSTUDIE 1 250
9.3.2 FALLSTUDIE 2 254
IMAGE 4
XII INHALTSVERZEICHNIS
A INTEGER LINEAR PROGRAMMING 261
B KLEMMENBEZEICHUNG UND -STEUERUNG 265
GLOSSAR 269
LITERATURVERZEICHNIS 275
SACHVERZEICHNIS 281 |
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