Automotive Ethernet Design
PREEvision Use Case

PREEvision – Serviceorientierte Architekturen und Ethernet für Fahrzeuge

Design von Ethernet-Netzwerken von Grund auf.

Ethernet hat sich als Netzwerktechnologie in der Automobilbranche etabliert.

Mit PREEvision entwerfen Sie AUTOSAR-konforme Ethernet-Netzwerke und -Cluster und definieren die dazugehörige Kommunikation.

Die modellbasierte Entwicklungsumgebung ermöglicht außerdem das Design serviceorientierter Architekturen.

Vorteile

  • Dedizierte Benutzerführung für das Design von Ethernet-Netzwerken
  • Konsistenzprüfungen unterstützen ein AUTOSAR-konformes Design
  • SOA-Diagramme für das Design service-orientierter Architekturen
  • Modellierung von Services und Service Interfaces
  • Diagramm zur Modellierung der Switch-Konfiguration
  • Signalrouter berücksichtigt Switch-Konfiguration und synthetisiert Kommunikationsartefakte
  • AUTOSAR Import und Export von Ethernet-Systemen

Der Use Case

Aufgrund des wachsenden Bedarfs an Vernetzung und Konnektivität in Fahrzeugen hat sich Ethernet als Netzwerk-Technologie in der Automobilbranche etabliert.

Automotive Ethernet ermöglicht sowohl die Implementierung der benötigten Bandbreite für die Anwendungen und deren Kommunikation innerhalb des Fahrzeugs, als auch zwischen dem Fahrzeug und seiner Umwelt oder dem Internet.

Anfangs vor allem für die Diagnose, die Kommunikation zu elektrischen Ladestationen und für Kamera-basierte Assistenzsysteme verwendet, weiten sich die Einsatzgebiete von Ethernet-Netzwerken im Fahrzeug weiter aus.

Der PREEvision Workflow für das Automotive Ethernet Kommunikationsdesign.

PREEvision unterstützt das Design von Ethernet-Netzwerken von Grund auf. Spezielle Diagramme, Editoren, Automatisierungen und Synthesefunktion helfen dabei, schnell ein AUTOSAR-konformes Ethernet-Design samt dem Kommunikationsdesgin zu entwickeln.

Funktionen / Features

Ethernet-Explorer

Der PREEvision Ethernet Explorer mit speziellen Editoren und Funktionen für das Ethernet-Design.

Mit dem Ethernet-Explorer bietet PREEvision eine dedizierte Benutzerschnittstelle mit speziellen Editoren und Funktionen für das Ethernet-Design.

Von der Definition abstrakter Services über Service Interfaces bis zu Socket-Adressen und Signalen (bei AUTOSAR Classic) führt der Explorer durch den gesamten Entwicklungsprozess.

Neben dedizierten Tabellen bietet er Funktionen und Automatisierungen, die einen großen Teil der Artefakte generieren, die für ein komplettes Ethernet-Netzwerk nötig sind.

SOA-Diagramm

SOA-Diagramm zur abstrakten Definition von Anwendungsfällen und daraus abgeleiteten Services.

Obwohl sich service-orientierte Architekturen (SOA) in der IT-Industrie schon viele Jahre bewährt haben, hält service-orientiertes Design in der Automobilindustrie gerade erst Einzug.

Zum abstrakten Definieren von Anwendungsfällen und daraus abgeleiteten Diensten, Rollen und Service-Interfaces bietet PREEvision das SOA-Diagramm: Die UML-basierte grafische Notation drückt Abhängigkeiten und Beziehungen innerhalb einer service-orientierten Architektur aus.

Um die Abhängigkeiten zwischen Services zu visualisieren, können Anbieter und Nutzer von Diensten definiert werden, die über SOA-Ports Informationen austauschen.

Service-Implementierung

Schematische Darstellung von Services und Middleware.

Der große Unterschied zwischen Ethernet-Netzwerken und den traditionell verwendeten Bustechnologien in der Automobilbranche ist das Konzept eines service-orientierten statt eines funktionsgetriebenen Ansatzes.

PREEvision unterstützt die Definition von Services samt Service-Rollen und Service-Interfaces. Services können im SOA-Diagramm grafisch modelliert werden. Grundsätzlich ist das SOA-Design in PREEvision technologieunabhängig.

PREEvision unterstützt aber ein Technologie-Mapping zu AUTOSAR Classic. Service-Interfaces werden dabei als Softwarekomponenten implementiert.

Service-Verteilung

PREEvision unterstützt die Entwicklung einer Hardware-Topologie, also eines Netzwerks aus Sensoren, Aktuatoren oder ECUs samt ihrer Stromversorgung.

Gemischte Topologien mit anderen Bustechnologien zusätzlich zu Ethernet, wie etwa CAN, LIN oder FlexRay, die über Gateways miteinander verbunden sind, sind in PREEvision ebenfalls möglich.

Vorhandene Topologien können per Import ins Modell integriert werden. Die Softwarekomponenten, die die Service-Interfaces implementieren, können wahlweise auf Hardwarekomponenten wie ECUs oder detaillierte Socket-Adressen verteilt werden.

Vom Service-Design zum Kommunikationsdesign.

Switch-Konfiguration

Switch-Konfiguration mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.

Bei Ethernet sind alle Verbindungen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die über Switches verbunden werden. Das physische Netzwerk eines Ethernet-Clusters kann in verschiedene virtuelle Netzwerke aufgeteilt werden.

Die Aufteilung in sogenannte VLANs kann aus Sicherheitsgründen oder zur Definition verschiedener "Quality of Service"-Levels genutzt werden. PREEvision unterstützt eine manuelle Switch-Konfiguration.

Die Quality-of-Service-Mechanismen können in einem speziellen Switch-Konfigurations-Diagramm definiert werden. Der Signalrouter kann aber auch eine initiale Switch-Konfiguration selbständig vornehmen, die sich später ändern und anpassen lässt.

Signal-Router und Kommunikationsdesign

PREEvisions Signal-Router, ursprünglich für das Routing von CAN-Signalen oder Kabelwegen entwickelt, kommt auch beim Ethernet-Design zum Einsatz. Der Signal-Router findet nicht nur Kommunikationspfade, er kann bei Bedarf auch eine valide Switch-Konfiguration erstellen. Außerdem generiert der Signal-Router selbständig viele der Kommunikationsartefakte, die für ein konsistentes Design nötig sind.

Ein wesentlicher Arbeitsschritt beim Ethernet-Kommunikationsdesign ist die Definition von Sockets hinsichtlich ihrer IP-Adresse, dem Transport-Protokoll und Port. Während für AUTOSAR Adaptive die Beschreibung der Socket Adressen genügt, muss bei AUTOSAR Classic noch die Signalebene spezifiziert werden. Der Signal-Router und weitere Synthesefunktionen übernehmen einen großen Teil der fehleranfälligen Erstellung von Kommunikations-Artefakten.

Service- und Kommunikationsdesign für Ethernet in PREEvision.

AUTOSAR Import und Export

PREEvision unterstützt ein Technologie-Mapping zu AUTOSAR Classic. Entsprechend können Ethernet-Designs via AUTOSAR importiert oder exportiert werden.

Als Teil der Vector AUTOSAR Werkzeugkette arbeitet PREEvision mit CANoe, DaVinci Developer und DaVinci Configurator Pro zusammen.

 

AUTOSAR Version System Description Software Component Description ECU Extract System Extract
3.2.2 Import Import - -
4.0.3 Import/Export Import/Export Export Export
4.1.1 Import/Export Import/Export Export Export
4.2.2* Import/Export Import/Export Export Export

 

Die Tabelle zeigt, welche AUTOSAR-Formate in welcher AUTOSAR-Version aus PREEvision exportiert werden können (*ab PREEvision 8.0). Auf Anfrage erhalten Sie detaillierte Informationen zum Support des ARXML-Schemas.

Die Veröffentlichung von AUTOSAR Adaptive im März 2017 ist ein wichtiger Schritt hin zu einer Industrie-weiten Standardisierung von service-orientierten Architekturen. PREEvision wird ein Technologie-Mapping zu AUTOSAR Adaptive in naher Zukunft unterstützen.

Veröffentlichungen

Fachartikel

Serviceorientierte Architekturen und Ethernet im Fahrzeug

Mit modellbasierter Methodik auf dem Weg zum fahrenden Rechenzentrum

Service-orientierte Architekturen dienen in der IT-Industrie bereits seit Jahren dazu, verteilte Systeme zu beschreiben und zu strukturieren. Serviceorientiertes Design gewinnt aber auch in der Automobilindustrie massiv an Bedeutung: Wie sonst kann der immer dringlicher werdende Wunsch, den Funktionsumfang des Automobils ähnlich den Möglichkeiten heutiger Smartphones anzupassen, zuverlässig realisiert werden? Auch zusätzliche Anforderungen aus der Modellpflege sowie die Einführung von autonomem Fahren und V2X-Kommunikation sind zu bewältigen.

Das Entwicklungswerkzeug PREEvision unterstützt den methodisch durchgängigen Entwurf einer serviceorientierten Architektur. Der Anwender wird von der Definition der Service-Interfaces, über die Festlegung der Interaktion von Diensten bis hin zu einem AUTOSAR-konformen Ethernet-Design durch einen integrierten Workflow geführt. Sollen neben Ethernet auch andere Bustechnologien wie CAN, LIN oder FlexRay eingesetzt werden, können auch gemischte Topologien entworfen werden. PREEvision begleitet Systemdesigner so bei der anspruchsvollen Aufgabe, klassisches Embedded-Design mit moderner Serviceorientierung und der nötigen Backend-Kommunikation zu verbinden – und unterstützt so die Transformation des Automobils zum fahrenden Rechenzentrum.

Erschienen in "Elektronik automotive", Sonderheft "Ethernet" 2017

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