Projekt

Der zunehmende Bedarf an Funktionalität in Kombination mit den stetig steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Automobilelektronik erfordert neue Konzepte in der Dimensionierung und somit in der Entwurfsmethodik für zukünftige Steuergerätearchitekturen. Ein Schritt in diese Richtung ist der Einsatz von FlexRay als zukünftiges Kommunikationsmedium. Mit Hilfe von FlexRay wird es möglich sein, sowohl zeitgesteuert als auch ereignisgetrieben Daten zwischen den Steuergeräten zu übertragen. Grundlegende Fragestellungen, welche bei dem Einsatz von FlexRay aufkommen, beschäftigen sich mit der Topologieauslegung der Steuergerätearchitektur bei gleichzeitiger Betrachtung der Zuverlässigkeit, der Leistungsaufnahme, der Kosteneffizienz, um nur einige Kriterien zu nennen. Zur Lösung dieser herausfordernden Probleme gibt es heutzutage weder kommerziellen Werkzeuge noch in sich geschlossene, OEM-spezifische Ansätze. Im Rahmen des angebotenen Promotionsprojektes sollen Optimierungsverfahren, welche am Lehrstuhl Informatik 12 entwickelt wurden erweitert und deren Eignung zur Lösung oben genannter Probleme untersucht werden.
Es besteht eine Notwendigkeit für eine Entwurfsmethodik für gemischt zeitgesteuerte und ereignisgetriebene Steuergerätearchitekturen. Eine solche Entwurfsmethodik ist das Ziel des hier angebotenen Promotionsprojektes. Die grundlegenden Fragestellungen, welche zu erforschen sind, sind hierbei die Folgenden:

Modellierung: Hier stellt sich die Frage nach einer geeigneten Modellierung der Steuergerätearchitektur sowie die notwendige Modellierung der Anwendungen, die auf diese Architekturen abgebildet werden sollen. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Modellierung des Einflusses der Betriebssysteme auf den Steuergeräten dar. Hier sind Effekte wie zusätzliche Latenzen und Jitter zu erwarten. Hier könnte eine Modellierung auf der Synchronitätshypothese einen möglichen Ansatz darstellen.
Optimierung: Die Optimierung stellt den Kern des hier angebotenen Promotionsprojektes dar. Eine zentrale Aufgabe in der Optimierung ist neben der Topologieauswahl die Funktionsabbildung auf die Steuergeräte. Die so genannte Funktionspartitionierung hat einen entscheidenden Einfluss auf die oben genannten Größen wie Zuverlässigkeit, Leistungsaufnahme und Kosten. Hier könnten Verfahren basierend auf Evolutionären Algorithmen, die mehrere Zielgrößen gleichzeitig beachten und die am Lehrstuhl für Hardware-Software-Co-Design entwickelt werden, Anwendung finden. Neben diesen Aspekten wird es aber ebenso notwendig werden, die Leistungsfähigkeit im Sinne der Echtzeiteigenschaften der Funktionspartitionierung bei gegebener Steuergerätearchitektur zu bewerten. Besonders interessant ist hierbei der Effekt durch sog. Gateways, also der Übergang zwischen FlexRay-gekoppelten Steuergeräten zu z.B. CAN-gekoppelten Steuergeräten. Zur Lösung des hier dargestellten Problems könnten Modelle basierend auf so genannten Ereignisströmen zum Einsatz kommen. Alternativ sollen simulative Bewertungsmethoden evaluiert werden. Hier stellt sich insbesondere die Frage, wie sich die hierfür notwendige Bussimulation in die Optimierungsmethodik integrieren lässt. Ziel der hier vorgestellten Optimierung ist das Finden von optimalen Steuergerätearchitekturen sowie die Ableitung der für die Kommunikation notwendigen Parameter (z.B. FlexRay).
Implementierung: Die hier vorgestellte Methodik soll prototypisch umgesetzt und anhand eines kleinen Beispielsystems sollen erste Aussagen über die Güte des Modells und der Optimierung getroffen werden.