Betriebssystem-Standards

Erfahrungsbericht zu T-Engine in der Fahrzeugnavigation

21.09.2009 | Redakteur: Martina Hafner

Dr. Michael Uelschen hat als Software-Entwicklungsleiter die Einführung von T-Engine durchgeführt und ist seit dem Wintersemester 2009/10 Professor für Software-Engineering für technische Systeme an der FH Osnabrück.
Dr. Michael Uelschen hat als Software-Entwicklungsleiter die Einführung von T-Engine durchgeführt und ist seit dem Wintersemester 2009/10 Professor für Software-Engineering für technische Systeme an der FH Osnabrück.

Im Beitrag „Offener Betriebssystem-Standard erobert Asien“ geben Ken Sakamura, Michael Uelschen und Helmut Lucke einen Überblick über die offenen Standards für eingebettete Systeme auf Basis von TRON und T-Engine. Einen Erfahrungsbericht von zwei der Autoren lesen Sie hier.

Michael Uelschen und Helmut Lucke sind bzw. waren Mitarbeiter in einem deutsch-japanischem Joint-Venture zweier Automobilzulieferer. Ein Hauptziel ist es, eine gemeinsame Hardware- und Software-Plattform für zukünftige Fahrerinformationssysteme zu entwickeln. Eine wesentliche Grundlage ist ein gemeinsames Betriebssystem. Aus Unternehmensgründen fiel die Wahl auf T-Kernel. Im nachfolgenden sind die Erfahrungen beim Einsatz von T-Kernel reflektiert.

Skalierbarkeit

Eine wesentliche Anforderung: Die Software-Plattform muss einer Bandbreite von Navigationsgeräten als Grundlage dienen. Das beginnt bei der einfachen „Pfeilchen“-Einstiegsnavigation und endet bei Geräten im Premiumsegment mit anspruchsvoller 3D-Grafik und Infotainment-Anwendungen wie einem HTML-Browser, Audiospieler oder einer JVM. Da die Plattform in der Erstausrüstung eingesetzt werden soll, sind zusätzlich die strikten Vorgaben der OEM wie Stromaufnahme, Wärmeentwicklung und Gerätegröße einzuhalten.

Die Software kann insbesondere bei High-End-Geräten sehr komplex werden, da diese eher einem PC als einem klassischen Steuergerät ähneln. Zum Speicherschutz bietet T-Kernel ähnliche Mechanismen wie diese seit langem in konventionellen Betriebssystemen zu finden sind. Zum einen gibt es eine strikte Trennung von Kernel- und User-Bereichen und zum anderen lassen durch die Einführung von Prozessen sich einzelne Anwendungen gegeneinander schützen. Dieses hilft zwar nicht grundsätzlich zu Vermeidung von Programmierfehlern, allerdings ist die verursachende Komponente einfacher zu lokalisieren.

Zeitanforderungen

Eingebettete Systeme haben häufig Echtzeitanforderungen, die sich in harte und weiche unterteilen. Im Gegensatz zu harten ist die Nichteinhaltung von weichen Echtzeitanforderungen in gewissem Grad tolerabel (z.B. Aktualisierung von Bildschirmausgaben). Bei Navigationsgeräten überwiegt die weiche Echtzeit; wobei allerdings eine Verletzung, beispielsweise bei der Kommunikation in einem CAN- oder MOST-Netzwerk, seitens des OEM nicht akzeptiert werden kann, da dies einen Defekt darstellt.

T-Kernel ist ein vollwertiges Echtzeitbetriebssystem. Der Betriebssystemkern verteilt die Rechenzeit entsprechend einer zuvor definierten Priorität, wodurch Echtzeitbedingungen leichter einzuhalten sind. Threads mit einer hohen Priorität erhalten solange die Rechenzeit bis ein Thread mit einer höheren Priorität rechenbereit ist.

Eine wesentliche zeitliche Anforderung ist mit dem Systemstart verbunden. So muss beispielsweise die erste CAN-Nachricht nach 80 ms verarbeitet werden. Aufgrund der Kompaktheit von T-Kernel ist es gelungen, den Start des Betriebssystemkerns in 8 ms zu realisieren. Die Zeit zum Kopieren des Kerns vom Flash- in den Hauptspeicher muss hier noch addiert werden, die einen bestimmenden Einfluss hat. Zusätzlich durch das Prozessmodell von T-Kernel ist es möglich, einzelne Anwendungen aus dem Dateisystem nachzuladen. Durch den gestuften Start lassen sich die Anwendungen entsprechend ihrer zeitlichen Priorität nachladen.

Inhalt des Artikels:

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