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Wie Sie adaptive AUTOSAR-V-ECUs in VEOS simulieren

Veröffentlicht: 30.10.2018
Stephan Schedler, Senior Software Developer, dSPACE GmbH

Die nächste Spezifikation der AUTOSAR Adaptive Platform mit deutlich erweitertem Funktionsumfang, die Version R18-10, erscheint Ende Oktober. Für unsere Kunden stellt sich die Frage, wie ein adaptives Steuergerät in Kombination mit klassischen Steuergeräten und Umgebungsmodellen entwickelt und abgesichert werden kann.

Obwohl das Thema Absicherung adaptiver Steuergeräte durch die aktuellen AUTOSAR-Releases an Fahrt aufnimmt, hat dSPACE bereits Mitte 2018 eine Lösung für dieses Problem gefunden (dSPACE Release 2018-A). Die Lösung unterstützt Entwickler dabei, Linux-basierte Steuergeräte frühzeitig abzusichern. Nachfolgend habe ich häufig gestellte Fragen zu diesem Thema zusammengefasst:

Wie kann dSPACE uns bei der Entwicklung und Absicherung Linux-basierter virtueller Steuergeräte (V-ECUs) helfen?

dSPACE VEOS ermöglicht die Simulation von Steuergeräten, die gemäß der Classic Platform entwickelt wurden, in Kombination mit Umgebungsmodellen. Der PC-basierte Offline-Simulator kann komplexe Systeme effizient und reproduzierbar ausführen. Der ereignisbasierte Prozess ermöglicht es zudem, Simulationen schneller als in Echtzeit durchzuführen oder für einen beliebigen Zeitraum zu unterbrechen.

Seit dSPACE Release 2018-A ist es auch möglich, Linux-basierte Anwendungen in VEOS in Kombination mit Steuergeräten, die nach dem klassischen Plattform- und Umgebungsmodell entwickelt wurden, zu simulieren und gleichzeitig die Vorteile der ereignisbasierten Simulation zu nutzen. Insbesondere die Zeitsynchronisation mit den anderen klassisch entwickelten Simulationsknoten ist für Linux-basierte Anwendungen in der Regel eine schwierige Herausforderung. Hier kann VEOS den Anwender auch bei Linux-basierten Steuergeräten drastisch entlasten, da VEOS die Zeitsynchronisation während der Simulation vollständig übernehmen kann.

Warum sollte ich Linux-basierte Steuergeräte mit dSPACE Software simulieren? Kann ich die Anwendungen nicht einfach in QEMU oder auf einer Evaluierungskarte ausführen?

Das hängt vom Anwendungsfall ab. Entscheidend ist hier, ob und wie Sie die Anwendungen mit den übrigen Simulationskomponenten verbinden wollen und wann Sie sie synchronisieren. Die Simulation in VEOS ermöglicht es, Linux-basierte Anwendungen frühzeitig und effizient zu testen und mit anderen Simulationskomponenten zu synchronisieren. Dazu stehen verschiedene Experimentier- und Testwerkzeuge zur Verfügung.

Dies ist besonders interessant für rechen- oder busintensive Simulationen in einer adaptiven Umgebung. Da VEOS auch die gesamte Zeitsynchronisation für Linux-basierte Steuergeräte übernimmt, kann die Simulation je nach Komplexität schneller, aber bei Bedarf auch langsamer als in Echtzeit ausgeführt werden. Wenn die Simulation in VEOS angehalten wird, wird auch die adaptive V-ECU gestoppt.

Kann ich die Beispiele für einen AUTOSAR Adaptive Platform Demonstrator in VEOS simulieren?

Ja, das geht. Diesen Vorgang habe ich in drei Schritten zusammengefasst:

  • Schritt 1: Erstellen von Applikationen eines adaptiven Demonstrators

Im AUTOSAR-Wiki stellt AUTOSAR seinen Mitgliedern sehr detaillierte Anweisungen zum Aufbau der Demonstrator-Middleware und der entsprechenden Beispiele zur Verfügung. Wenn Sie den Anweisungen folgen und QEMU als Zielplattform für den Build wählen, erhalten Sie ein Linux-Kernel-Image und einen Tarball mit dem Root-Dateisystem.

Erstellen eines Simulationssystems mit einer adaptiven V-ECU

  • Schritt 2: Konfigurieren einer adaptiven V-ECU in dSPACE SystemDesk

Um eine adaptive V-ECU in VEOS simulieren zu können, müssen Sie zunächst die wichtigsten Simulationsparameter der adaptiven V-ECU konfigurieren, wie Anzahl der CPUs, Speichergröße und vorhandene Ethernet-Controller. Zusätzlich müssen Sie die zu simulierenden binären Artefakte (Tarballs) auswählen. Dies ist komfortabel in dSPACE SystemDesk möglich. In jede der konfigurierten adaptiven V-ECUs wurde eine zusätzliche Netinit-Schicht eingefügt. Dies ist erforderlich, da die AUTOSAR-Demonstratorbeispiele für QEMU ausgelegt sind und voraussetzen, dass die Ethernet-Controller beim Start statisch vorkonfiguriert sind. Andernfalls sind keine Änderungen am Demonstrator erforderlich.

Beispielkonfiguration einer adaptiven V-ECU in dSPACE SystemDesk.

  • Schritt 3: Starten der Simulation in dSPACE VEOS

Das generierte Simulationssystem kann dann einfach in VEOS geladen und simuliert werden. Wie bei der dSPACE Werkzeugkette üblich, kann dSPACE ControlDesk zum Beispiel auch zur Überwachung der Buskommunikation über den virtuellen Ethernet-Bus eingesetzt werden.

Simulation von Beispielanwendungen für das AUTOSAR Communication Management in dSPACE VEOS.

Ich habe eine Linux-Anwendung auf meinem Ubuntu-System entwickelt. Kann ich es in VEOS ausführen?

Ja, das geht. Alles, was Sie benötigen, ist die fertige ausführbare Datei und ein Image des Root-Dateisystems für die Abhängigkeiten Ihrer Anwendung. Letzteres ist als Ubuntu Cloud Image im Internet frei verfügbar. Ebenso müssen die binären Artefakte in SystemDesk konfiguriert werden. Anschließend wird die Simulation in VEOS gestartet.

Meine Linux-Anwendung läuft bereits in einem Docker-Container. Kann ich einfach den gesamten Container importieren?

Ja, das habe ich auch getan. Dazu musste ich nur den Docker-Container exportieren. Dies geht ganz einfach mit dem Befehl ‘docker export -o rootfs.tar <MEIN_CONTAINER>'. Der automatisch erstellte Tarball enthält die ausführbare Datei und alle erforderlichen Abhängigkeiten und kann auch direkt in SystemDesk konfiguriert werden.

Kann ich adaptive Anwendungen mit klassischen modellbasierten Werkzeugketten erstellen?

Ja, denn ab Release 2018-B unterstützt SystemDesk die Konvertierung von klassischen AUTOSAR-Komponenten in adaptive Anwendungen. In diesem Fall können Sie auch die Basic Software Services nutzen. Auch das TargetLink-Team von dSPACE arbeitet mit Hochdruck an der nativen Modellierung adaptiver Anwendungen.

Mein Fazit:

Seit Release 2018-A bietet dSPACE eine intuitive Produktlösung, die Kunden bei der Entwicklung und frühen Absicherung von Linux-basierten Steuergeräten unterstützt. Mit VEOS können Linux-basierte Steuergeräte frühzeitig und effizient getestet und mit anderen Simulationskomponenten synchronisiert werden.

Haben Sie Fragen? Dann stellen Sie sie uns.

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