Projekt - Überprüfung von Multimediasystemen für das Auto in der Planungsphase

Die Qualität und die Entwicklungszeit einer ersten Umsetzung eines neuen Produkts bzw. einer Produktvariante hängt entscheidend von einer korrekten Spezifikation ab. Der Abteilung Systementwurf in der Mikroelektronik (SiM) des Forschungszentrums für Informatik (FZI) ist es gelungen, in Zusammenarbeit mit der MOST Cooperation, unterschiedlichste Fehlerarten schon während der Entstehung der Spezifikation aufzudecken.

Fahrerassistenz- und Informationssysteme sind die Innovationsträger bei der Weiterentwicklung von Automobilen: Sie informieren, unterhalten, helfen bei der Navigation und unterstützen die Fahrsicherheit. Der vermehrte Einsatz von Multimediasystemen in Fahrzeugen erfordert ein leistungsfähiges Datentransportsystem, das den hohen Kommunikationsaufwand bewältigen kann und die Übertragung von Audio- und Videostream-Daten unterstützt. Die bisher im Automobil zur Daten- und Signalübertragung eingesetzten Bussysteme stoßen an ihre Grenzen. Der Umstieg auf eine neue Technologie wird notwendig. Seit geraumer Zeit arbeitet die Automobilindustrie, respektive die von ihr 1998 zur Standardisierung von Multimediasystemen gegründete MOST Cooperation, an der Entwicklung eines neuen MOST150-Netzwerkes.

Durch die Beteiligung von 16 internationalen Automobilherstellern und 75 Hauptzulieferern ist MOST (Media Oriented System Transport) zum global anerkannten Industriestandard geworden. Systementwickler müssen diese Standards beim Entwurf von neuen Endgeräten, Bauteilen und Netzwerken erfüllen. Die MOST-Spezifikation gibt den Systementwicklern vor, wie Software und Hardware der neuen Systeme auszulegen sind, damit sie sicher und zuverlässig in Fahrzeugen integriert werden können.

Die Abteilung Systementwurf in der Mikroelektronik (SIM) im Forschungsbereich Intelligent Systems and Production Engineering (ISPE) des FZI hat für die MOST Cooperation die neu entstehende MOST150-Spezifikation unter Verwendung virtueller Prototypen getestet.

Für die Durchführung der Verifikation wurde ein SystemC-basiertes Systemmodell eines MOST-Netzwerkes erstellt, welches Funktionalität und Zeitverhalten präzise und effizient simuliert und eine Verifikation mit ausgedehnten Testsätzen der Größenordnung 105 innerhalb weniger Tagen ermöglicht. Zur Modellierung des Systems konnten langjährige Erfahrungen aus dem Bereich der System-on-Chip (SoC)-Verifikation auf Automotive-Bussysteme übertragen werden.

Die Testreihen wurden vollautomatisch generiert, angestoßen und überprüft, wobei moderne Ansätze zur constraint-basierten Testmustergenerierung innerhalb einer gewünschten Fehlerüberdeckung die Verifikationszeit begrenzen. Lange Tests können ohne Aufsicht durchgeführt werden. Nach Ablauf der Tests findet eine Aufbereitung der Ergebnisse zur systematischen Analyse der Simulationsergebnisse statt. Diese können in unterschiedlicher Weise dokumentiert und der dynamische Verlauf von Fehlerfällen im Rahmen einer Co-Simulation mit einem abstrakten UML-Modell visualisiert werden. Es zeigte sich, dass der Übergang zur neuen MOST150-Spezifikation einer sorgfältigen Planung bedarf, die sicherstellt, dass neue Algorithmen selbst in unterschiedlichsten Netzwerk-Konfigurationen nicht zu einem fehlerhaftem Verhalten oder einer Verklemmung des Netzwerks führen.

Die im Rahmen des Projekts mit der MOST Cooperation durchgeführten Ansätze sind auch auf andere Bussysteme übertragbar. Durch die frühe Aufdeckung von Fehlern und möglichen Problemen bereits in der Planungsphase werden Entwicklungskosten gesenkt und gleichzeitig die Zuverlässigkeit des entstehenden Systems erhöht.

Innovation: Automatische Fehlerprüfung im Spezifikationsprozess durch Simulation

Einsatz: Planung von vernetzten, eingebetteten Software/Hardware-Systemen (Multimediasystemen) im Automobil

Mehrwert: Schnelle, kostengünstige Softwareentwicklung durch Fehlerbeseitigung bereits in der Spezifikationsphase

Unsere Partner: MOST Cooperation, SMSC