AUTOSAR alapú autóipari szoftverrendszerek

Bevezető (4 óra, 1 hét)

A bevezető előadás elhelyezi az autóipari szoftverfejlesztést a korábban megismert (pl. enterprise, desktop, beágyazott) rendszerek között, azonosítja a különbségeket és rámutat a szakterületet jellemző kihívásokra: (i) autóipari beágyazott rendszerek sajátosságai, (ii) fejlesztési követelmények, (iii) járműipari szoftverfejlesztésben releváns szabványok, (iv) tipikus architektúrák, (v) szabványosítási kezdeményezések.

Labor: Az első laborfoglalkozáson bemutatjuk a félév során használt hardver és szoftvereszközöket és vázoljuk a laborok során megvalósítandó rendszert: (i) a féléves laborfeladat ismertetése, (ii) a fejlesztőpanel és a kapcsolódó hardveregységek bemutatása, (iii) ismerkedés az AUTOSAR Architect modellező eszközzel, (iv) a kommunikációs gateway bemutatása, (v) elnevezési konvenciók, (vi) MISRA-C alapok, (vii) az első szoftver fordítása és futtatása (LED villogtatás).

Szoftverkomponensek modellezése (14 óra, 3.5 hét)

A szoftverkomponensekről szóló előadások azt mutatják be, hogy hogyan építünk fel újrahasznosítható részekből egy komplex autóipari alkalmazást: (i) függvény, osztály és komponens alapú dekompozíció, (ii) statikus jellemzők modellezése (interfész típusok, komponensek, kompozíciók és kapcsolatok, adattípusok, interfészek kompatibilitása), (iii) dinamikus jellemzők modellezése (futtatható entitások, a futtatókörnyezet (RTE) eseményei, komponensek közötti és komponenseken belüli kommunikáció).

Labor: Az előadáshoz kapcsolódó laborokon egy mintaalkalmazás keretében adattípusokat és interfészeket írunk le, modellezzük komponensek struktúráját és belső viselkedését, majd megvalósítjuk a futtatható entitások forráskódját.  Ezt követően egy kompozícióba integráljuk a komponenseket, majd konfiguráljuk és legeneráljuk az RTE-t.  A források fordítása után a binárist letöltjük a céleszközre, amelyen debugger segítségével megfigyeljük a komponensek és a futtatókörnyezet működését.

Basic Software és kommunikációs funkciók (16 óra, 4 hét)

A legtöbb járműszintű funkció több elektronikus vezérlőegység (ECU) együttműködését igényli, aminek alapja a fedélzeti buszokon zajló kommunikáció: (i) az AUTOSAR Basic Software architektúra áttekintése, szolgáltatáscsoportok, (ii) a CAN és FlexRay kommunikáció alapjai (hálózati és szállítási réteg, a kommunikációs stack fő moduljai, Basic Software modulok konfigurálása), (iii) magas szintű kommunikációs szolgáltatások, (iv) PDU multiplexálás, (v) hálózatmenedzsment.

Labor: A kapcsolódó laborok azt demonstrálják, hogy az előadásokon elhangzott elméleti alapok hogyan valósulnak meg a jármű kommunikációs buszain megfigyelhető üzenetekben, a gyakorlatban hogyan küldünk és fogadunk adatokat egy járműben, illetve hogyan figyelünk meg egy jármű belső kommunikációját: (i) a CAN kommunikáció vizsgálata: (kommunikációs adatbázis (DBC) importálása, CAN szállítási réteg System leírása követelmények alapján, CAN kommunikációs varázsló, konfigurációs forrásállományok generálása, a CAN Transport Layer viselkedésének vizsgálata), (ii) FlexRay kommunikáció vizsgálata, (iii) magas szintű kommunikációs szolgáltatások használata, (iv) a kommunikáció megfigyelése a Vector CANoe-val.

Non-volatile tárkezelés (2 óra, 0.5 hét)

Számos autóipari alkalmazásnak szüksége van a desktop számítógépek merevlemezének szerepét játszó, nem felejtő (non-volatile) memóriára, aminek el kell viselnie a járműre jellemző fizikai igénybevételt és karbantartás nélkül kell működnie a jármű élettartama alatt -- ez az előadás azt mutatja meg, hogyan valósulnak meg a megbízható adattároló funkciók flash médiumon: (i) adatok management típusai, (ii) adatok konzisztenciája, (iii) hibatűrő adattárolás.

Operációs rendszer (2 óra, 0.5 hét)

Az elektronikus vezérlőegységeken (ECU) futó szoftvert komponensekbe, azok futtatható entitásait taszkokba, a taszkokat pedig alkalmazásokba szervezzük -- a beágyazott operációs rendszer felelős a taszkok és alkalmazások futtatásáért: (i) taszkok, megszakítás kiszolgáló rutinok és alkalmazások fogalma, (ii) basic és extended taszk modell, (iii) prioritási viszonyok, kölcsönös kizárás, (iv) különböző biztonságintegritási szintű alkalmazások telepítése azonos mikrovezérlőre, memóriavédelem.

Diagnosztikai eseménykezelés és kommunikáció (16 óra, 3 hét)

A modern járművek megelőző karbantartásának és a meghibásodások gyors javításának alapja az előadásokon tárgyalt fedélzeti diagnosztika: (i) hibák monitorozása és naplózása, (ii) DTC-k és kiegészítő adatok, (iii) diagnosztikai kommunikációs szolgáltatások (on-board diagnostics (OBD) és ISO14229-1 (UDS)), (iv) sessionok és biztonsági szintek, (v) tipikus felhasználási területek, (vi) az AUTOSAR diagnosztikai moduljai.

Labor: A kapcsolódó laborok azt demonstrálják, hogy az előadásokon elhangzott elméleti alapok hogyan valósulnak meg a jármű műszerfalán megjelenő figyelmeztető üzenetekben és a szervizben az OBD csatlakozón kiolvasható hibakódokban: (i) diagnosztikai szolgáltatások megvalósítása (Diagnostic Composition, a DCM konfigurációja, a diagnosztikában részt vevő komponensek megvalósítása, diagnosztikai jobok futtatása), (ii) diagnosztikai hibanaplózás megvalósítása (a DEM konfigurációja, a monitorozást és a műszerfali visszajelzők kezelését megvalósító komponensek megírása, DTC-k injektálása, listázása, törlése, freeze frame-ek kiolvasása).

Komponensek, RTE és az operációs rendszer kapcsolata (2 óra, 0.5 hét)

A záró előadás összegzi a komponens modellezés, az RTE funkciói és az operációs rendszer szolgáltatásainak kapcsolatát: (i) kapcsolat az operációs rendszer taszkjai és a komponensek belső viselkedését alkotó futtatható entitások között, (ii) az RTE eseményeinek megvalósulása taszkok és operációs rendszer események használatával, (iii) a komponensek közti kommunikáció megvalósulása az RTE-ben.