Entwurf und Analyse eingebetteter Netzwerke des Automobilbaus

Dozenten:

Dr. Hritam Dutta

Modulbeschreibung:

Entwurf und Analyse eingebetteter Netzwerke des Automobilbaus

Umfang/Stunden:

V2 + Ü2

Ort und Zeit der Vorlesung:

Die Vorlesung und Übung findet über Zoom statt.

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Die Vorlesung findet jeweils Freitags im Rahmen einer Blockveranstaltung statt. Für die Vorlesung wurden folgende Termine bestimmt:

23.04.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

30.04.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

14.05.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

28.05.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

11.06.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

25.06.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

9.07.2021: 8:30– 10:00 / 10:15 – 11:45

Ort und Zeit der Übungen:

Die Übungen finden, wie die Vorlesung, Freitags im Rahmen einer Blockveranstaltung statt. Die genaue Terminierung erfolgt in der ersten Vorlesung.

Unterlagen (Folien, Übungen, sonstige Dateien):

Alle Unterlagen zur Vorlesung und Übung finden sich in StudOn

Prüfung

Die Prüfung findet mündlich statt und umfasst sämtliche Inhalte der Vorlesung und Übung.

Zielsetzung:

In diesem Kurs lernen Sie die Herausforderungen und Techniken für Systementwickler*innen und -architekt*innen im Automobilbau kennen.

 

Ziel des Kurses ist die Vermittlung von Wissen über den Entwurf und die Implementierung von Netzwerken und eingebetteten Systemen im Autmobilbau, die Funktionen von der Wischersteuerung bin hin zum selbstfahrenden Auto ermöglichen. Moderne Netzwerkarchitekturen im Automobil bestehen heutzutage aus 80 oder mehr Steuergeräten, die über verschiedene Bussysteme vernetzt sind. Sowohl die Steuergeräte als auch die Bussysteme sind durch eine hohe Diversität geprägt: Von kleinen kommunizierenden Sensoren mit 8-Bit µController und LIN-Interfacen, über bildverarbeitende Kameras mit Ethernet-Anschluss bis hin zu 32-Bit µControllern in Gateways mit einem oder mehreren CAN-, FlexRay- und MOST-Bussen. Die wichtigsten Herausforderungen für  Systementwickler*innen und Architekt*innen sind:
  • Entwicklung von Systemkonzepten, die die Anforderungen und Randbedingungen verschiedener Disziplinen wie Maschinenbau, Design, Vertrieb, Wartung etc. berücksichtigen.
  • Entwurfsraumexploration und Analyse der Systeme, um frühzeitig im Entwurfsprozess Tradeoffs feststellen und Feedback für Entwicklung, Fertigung und Management generieren zu können.
  • Implementierung und Test von Netzwerk, Steuergeräten, und Funktionen.

Inhalt:

  • Modul 1: (Systemdesign) Hier erhalten Sie einen Überblick über die Automobilelektronik und die E\E-Architektur in Fahrzeugen, die aus elektronischer Hardware, Kommunikation und Software besteht und Funktionen von regenempfindlichen automatischen Scheibenwischern bis hin zu selbstfahrenden Autos realisiert.
  • Modul 2: (Kommunikation) Hier lernen Sie die verschiedenen Bussysteme von LIN bis Automotive Ethernet kennen, die für die fahrzeuginterne Kommunikation und die externe Kommunikation zu Ladestationen und Backends verwendet werden.
  • Modul 3: (Systemanalyse) Hier lernen Sie die neuesten Methoden aus der Forschung zur Echtzeit-Performance-Analyse und Design Space Exploration von eingebetteten Netzwerken und Funktionen kennen.
  • Modul 4: (Elektronische Hardware) Hier lernen Sie elektronische Steuergeräte kennen, von einfachen Mikrocontrollern bis hin zu komplexen System-on-Chips (SoCs), die in selbstfahrenden Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
  • Modul 5: (Software-Engineering) Hier lernen Sie die Grundlagen des automobilen Software-Engineerings und moderner Echtzeitbetriebssysteme und Frameworks wie Robotic Operating System (ROS) und Adaptive Autosar kennen.
  • Modul 6: (Funktionen) Hier lernen Sie die zugrundeliegende Funktionsarchitektur kennen, die Funktionen wie Wahrnehmung (z.B. Spurhaltung) und Planung durch maschinelles Lernen für selbstfahrende Autos realisiert.
  • Modul 7: (Assurance) Hier lernen Sie Sicherheits- und Validierungsmethoden kennen, die im Entwicklungsprozess zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit eingesetzt werden.

Unterlagen (Zugriff nur über das Uni-Netzwerk):

  • Die Vorlesungsmaterialien sowie die Unterlagen zur Übung werden über StudOn angeboten. Anmeldung zu StudOn

Literatur:

  • Hermann Kopetz, Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications Kluwer International Series in Engineering & Computer Science, ISBN-10: 0792398947 ISBN-13: 978-0792398943
  • Jörg Schäuffele und Thomas Zurawka, Automotive Software Engineering, Vieweg+Teubner, ISBN-10: 3834800511 ISBN-13: 978-3834800510
  • Giorgio C. Buttazzo, Hard Real-time Computing Systems: Predictable Scheduling Algorithms and Applications, Springer, ISBN-10: 0387231374 ISBN-13: 978-0387231372
  • Thilo Streichert und Matthias Traub: Elektrik/Elektronik-Architekturen im Kraftfahrzeug: Modellierung und Bewertung von Echtzeitsystemen, Springer, ISBN-10: 3642254772, ISBN-13: 978-3642254772