Automotive Software Methoden und Technologien

1. Automotive SoftwareMethoden und Technologien Zentralübung Übungsblatt 2: Domäne Antrieb 03. Mai 2012 Sascha Schwind

2. Aufgabe 1 • Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung des Automobils entscheidend? • Welche Faktoren sind heute für Antriebe entscheidend?

3. Aufgabe 1 • Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung des Automobils entscheidend? Kleine, leichte Antriebe mit ausreichend hoher spezifischer Leistung (schnelllaufende Ottomotoren) und Verfügbarkeit eines Energiespeichers mit ausreichend hoher Energiedichte (Benzin)

4. Aufgabe 1 • Welche antriebsseitigen Faktoren waren für die massenhafte Verbreitung des Automobils entscheidend? Kleine, leichte Antriebe mit ausreichend hoher spezifischer Leistung (schnelllaufende Ottomotoren) und Verfügbarkeit eines Energiespeichers mit ausreichend hoher Energiedichte (Benzin) • Welche Faktoren sind heute für Antriebe entscheidend?Leistung, Verbrauch, Emissionen, Komfort

5. Aufgabe 2 • Nennen Sie fünf Meilensteine in der Entwicklung moderner Automobilantriebe. • Welche Faktoren haben den Einsatz von Elektronik / Software in der Antriebsdomäne in jüngerer Zeit begünstigt?

6. Aufgabe 2: Nennen Sie fünf Meilensteine in der Entwicklung moderner Automobilantriebe. • 1958 erster PKW (DeSoto) mit optionaler (und unzuverlässiger) elektronischer Benzineinspritzung (Bendix) • 1964 erste Transistorzündung (Bosch), dadurch wesentlich verbesserte Störanfällligkeit, Präzision • 1967 erste zuverlässige elektronische Benzineinspritzung (Bosch D-Jetronic -- analog, diskrete Bauteile) im VW 1600 • 1987 erster Diesel-PKW mit digital gesteuerter Direkteinspritzung • 1991 Einführung CAN (Controller Area Network)-Bus erstes eigenständiges digitales Getriebesteuergerät

7. Aufgabe 2 • Welche Faktoren haben den Einsatz von Elektronik / Software in der Antriebsdomäne in jüngerer Zeit begünstigt? • (Gesetzliche) Emissionsanforderungen • Verfügbarkeit integrierter Schaltkreise und somit preiswerter Microcontroller • elektronische Eingriffe in Fahrdynamik • allgemein gestiegener Anspruch an Leistung, Verbrauch, Emissionen, Komfort

8. Aufgabe 3 • Was unterscheidet die primäre Bedienoberfläche des Antriebs von anderen computergesteuerten Systemen z.B. im Infotainment oder beim PC? • Welche Erwartungshaltung resultiert beim Benutzer des Systems daraus? • Welche Anforderungen ergeben sich daraus für die Software-Entwicklung?

9. Aufgabe 3 • Was unterscheidet die primäre Bedienoberfläche des Antriebs von anderen computergesteuerten Systemen z.B. im Infotainment oder beim PC? • vergleichsweise simple Oberfläche (Gaspedal, Wählhebel) ohne GUI, Text etc., schon sehr lange etabliert, • muss auch von nicht-computeraffinen Personen "im Schlaf" bedient werden können

10. Aufgabe 3 • Welche Erwartungshaltung resultiert beim Benutzer des Systems daraus? • muss so funktionieren wie es “schon immer” funktioniert hat, • Software / Elektronik muss "unsichtbar" bleiben

11. Aufgabe 3 • Welche Anforderungen ergeben sich daraus für die Software-Entwicklung? • genaue Abstimmung des (sich aus komplexem Zusammenspiel von Einzelkomponenten ergebenden) Gesamtverhaltens auf die Erwartungen des Benutzers, • Beispiel sind Schaltrucke, die elektronisch "ausgebügelt" werden könnten, was z.T. aus Gründen der Kundenerwartung nicht realisiert wird

12. Aufgabe 4 • Nennen Sie fünf Merkmale eines Antriebssystems, die durch den Einsatz von Elektronik wesentlich verbessert werden konnten.

13. Aufgabe 4 • Nennen Sie fünf Merkmale eines Antriebssystems, die durch den Einsatz von Elektronik wesentlich verbessert werden konnten. • Leistung, • Verbrauch, • Emissionen, • Komfort, • Sicherheit, • Zuverlässigkeit, • mechanische Komplexität

14. Aufgabe 5 • Nennen Sie zwei wesentliche technische Charakteristika von Software im Antriebsbereich. Wie ist ihre Ausprägung in der Antriebsdomäne jeweils begründet?

15. Aufgabe 5 • Nennen Sie zwei wesentliche technische Charakteristika von Software im Antriebsbereich. Wie ist ihre Ausprägung in der Antriebsdomäne jeweils begründet? • Statisch definiert (effizient, physikalische/technische Umgebung bekannt) • hohe Echtzeitanforderungen (enge Zeitraster, kurbelwellensynchrone Berechnungen, hohe Rechenlast) • adaptierbar (Robustheit gegenüber Toleranzen, Verstellung) • applizierbar (Variantenbildung)

16. Aufgabe 6 • Welche besonderen Anforderungen stellt die Antriebsdomäne bezüglich der Ausführung von Software? • Inwiefern können diese Anforderungen durch etablierte Technologien wie OSEK/VDX, CAN, von-Neumann-Mikroprozessoren nicht optimal erfüllt werden?

17. Aufgabe 6 • Welche besonderen Anforderungen stellt die Antriebsdomäne bezüglich der Ausführung von Software? Echtzeitfähigkeit, Determinismus, Fehlertoleranz

18. Aufgabe 6 • Inwiefern können diese Anforderungen durch etablierte Technologien wie OSEK/VDX, CAN, von-Neumann-Mikroprozessoren nicht optimal erfüllt werden? • Determinismus, Fehlertoleranz: OSEK/VDX und CAN sind jeweils prioritätsgesteuert, dadurch für alle niedrigeren Prioritäten (Tasks, Messages) schlechte Vorhersagbarkeit bzw. globale Abhängigkeit von anderen Tasks, Messages. Keine expliziten eigenständigen Mechanismen für Fehlertoleranz ("Babbling Idiot"/Bus Guardian, Nachrichtenreplikation) • Echtzeitfähigkeit: von-Neumann-Prozessor bei hoher Interruptlast / kurzen Taskzyklen nur begrenzt leistungsfähig, da viele Kontextwechsel notwendig, schlechte Ausnutzung von Caching/Pipelining, schlechte Vorhersagbarkeit von Laufzeiten, deshalb "Vorverarbeitung" häufiger Berechnungen in spezialisierter Peripherie-Hardware

19. Aufgabe 7: Start-Up • Nennen Sie drei Arten des Hochlaufs zeitgesteuerter Netzwerke.

20. Aufgabe 7: Start-Up