Programmieren I

Echtzeitsysteme im Automobil

Embedded Systems

Im Bereich SW im Automobil / AUTOSAR hat die Firma Elektrobit immer wieder interessante Themen für Abschlussarbeiten und Praktika. Bei Interesse wenden Sie sich jederzeit an mich. Wir können dann zusammen mit Elektrobit ein Thema konkret definieren. Einige Beispiele sind im Folgenden aufgelistet.

1 Software Defekterkennung und Vermeidung in der EB tresos AutoCore Entwicklung

1.1 Hintergrund

Als führender Anbieter von Embedded-Software für die Kfz-Steuergeräte bietet Elektrobit mit dem Produkt EB tresos AutoCore eine Implementierung des AUTOSAR Standards der Automobilindustrie an ([http://www.autosar.org]).  Der Einsatz der Software in sicherheitskritischen Systemen erfordert ein hohes Maß an Qualität und stellt höchste Ansprüche an die Testmethoden und die Qualitätssicherung.  Bei einem Umfang von über 100.000 Zeilen Quellcode ist es erforderlich, mit leistungsstarken Werkzeugen den Quellcode systematisch zu analysieren.  Dazu verwendet EB das Analysewerkzeug Polyspace von MathWorks ([http://www.mathworks.de/products/polyspace/index.html]) welches den Code nicht nur statisch untersucht, sondern auch Probleme durch eine Laufzeitsimulation erfassen kann.  Dadurch verifizieren wir das korrekte Verhalten unserer Software bezüglich Nebenläufigkeit und der Unterbrechbarkeit.

1.2 Aufgabenstellung

In dieser Arbeit sollen einzelne Module des EB tresos AutoCore mit Polyspace analysiert werden.  Aus den Ergebnissen sollen Regeln und Empfehlungen für die Vermeidung ähnlicher Fehler abgeleitet werden.

Die Aufgabe besteht aus folgenden Punkten:

• Einarbeitung in die Funktionsprinzipien von Polyspace und der zu testenden AUTOSAR Software Module
• Erstellung und Konfiguration der Polyspace Testfälle (nach schon bestehender Anleitung)
• Durchführung der Tests mit Polyspace
• Sichtung der Ergebnisse und erste Überarbeitung der Testkonfigurationen
• Analytische Klassifikation der Testergebnisse
• Auswertung der Ergebnisse. Dies kann sich z.B. an diesen Fragen orientieren:
  • Welche Fehler sind üblich?
  • Welche Fehler sind durch andere Methoden ermittelbar?  Welche sind schwer zu finden?
  • Welche Fehler kann man über Design-Muster vermeiden?
  • Wie hoch ist der Schweregrad der Fehler?
  • Die Identifikation weiterer für die SW Entwicklung relevanter und interessanter Fragestellungen ist Teil der wissenschaftlichen Ergebnisanalyse.
• Ableitung von Empfehlungen und Regeln für die ...
  •   Vermeidung der Fehler a priori
  •   Anwendung von Polyspace für die effiziente Erkennung der typischen Defekte

1.3 Ihr Profil

• gute bis sehr gute C Kenntnisse
• Kenntnisse im Bereich Nebenläufigkeit, Eintrittsinvarianz (Reentranz), Unterbrechbarkeit, Synchronisation
• Selbstständiges Arbeiten und hohes Maß an Teamfähigkeit
• Bereitschaft, vor Ort bei EB Automotive in Erlangen zu arbeiten

2 Software Qualität in der Praxis

2.1 Hintergrund

Als führender Anbieter von Embedded-Software-Lösungen für die Steuerung technischer Geräte decken wir den kompletten Software-Entwicklungsprozess ab. Unter anderem entwickeln wir embedded Software, die in sicherheitskritischen Anwendungen im Automobil eingesetzt wird. Für diesen Einsatzzweck ist Qualität von entscheidender Bedeutung. Aber was heißt Software-Qualität eigentlich? Gute SW Qualität bedeutet weit mehr als dass die Software später fehlerfrei funktioniert. Neben diesem funktionalen Aspekt spielen viele weitere Faktoren eine Rolle:

• Les- und Wartbarkeit (Erweiterungen und Fehlersuche sind mit akzeptablen Aufwand möglich, Redundanzfreiheit)
• Dokumentation (präzise, vollständig aber so kurz wie möglich)
• Konformität (Programmierregeln, MISRA)
• Portabilität (Compiler- und Architekturunabhängigkeit)
• Konfigurierbarkeit, Adaptierbarkeit (mit möglichst wenigen Varianten kann man alle Anwendungsfälle abdecken)
• Testbar und getestet (Jeder Funktionalität kann man einen Testfall zuordnen und die Tests sind vollständig)
• Performanz (geringer Resourcenverbrauch: RAM, ROM, Laufzeit)

2.2 Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit wird die/der Praktikant(in) qualitative hochwertige embedded Software für Steuergeräte im Automobil und deren Entwicklung kennenlernen.  Sie/Er wird dabei in enger Zusammenarbeit mit erfahrenen Software Entwicklern und Architekten bei der anspruchsvollen Aufgabe mithelfen, Schwachstellen zu identifizieren und die Codequalität zu maximieren.

2.3 Ihr Profil

• Motivation qualitativ hochwertigen Software zu entwickeln
• gute bis sehr gute Kenntnisse in C
• Grundkenntnisse zur Embedded-Software

3 AUTOSAR Integrationstests

3.1 Hintergrund

Als führender Anbieter von Embedded-Software für Kfz-Steuergeräte bietet Elektrobit mit dem Produkt EB tresos AutoCore eine Implementierung des AUTOSAR Standards der Automobilindustrie an ([http://www.autosar.org]).  Um sicherzustellen, dass unser Produkt mit ganz unterschiedlichen Steuergeräteapplikationen läuft, erstellen wir eine Vielzahl an Testkonfigurationen und testen diese mit realistischen Einsatzszenarien.

3.2 Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Steuergeräte-Applikation entworfen und erstellt werden, die spezifische Dienste der Basissoftware ausgiebig nutzt und mögliche Schwachstellen somit aufdeckt.  Beispiele für eine solche Test-Applikation wären z.b.

• Applikationen, die eine hohe Kommunikationslast erzeugen
• Applikationen, die eine besonders niedrige Signallaufzeitlatenz erfordern
• Applikationen, die viel oder schnell auf persistente Daten zugreifen
• Applikationen, die ein kompliziertes interne Zustandsmanagement aufweisen und das ECU State- und Modemanagement beanspruchen

4 NvM Manager redesign

Wir verwenden eine Implementierung des AUTOSAR NVRAM Managers, dessen Design zu groß und komplex ist.  In dieser Arbeit sollten die Designschwächen identifiziert werden und Verbesserungen und Vereinfachungen erarbeitet werden.