Ein zielsystemidentischer Ansatz für das domänenspezifische Rapid Prototyping in der Informations- und Elektrotechnik

Kasper, Markus GND

The systematic reuse of experiences and results gained during the development of production projects is possible by partitioning control system hardware and software, as well as by introducing appropriate interfaces. Suppliers will be able to share this yield of hardware and software components for example with vehicle manufacturers (OEMs). By sharing these components, suppliers will be able to share their experience and expertise gained through the development of production proven control systems without compromising their proprietary know- how. Thus OEMs and system suppliers can engage in efficient simultaneous component engineering. This approach will enable OEMs to quickly implement innovations within their own organizations and beat their competitors to the market. Furthermore, this reuse of experiences and results from production development facilitates and accelerates the creation of prototypes that are essentially identical to the target system and can therefore be readily used in the original environment. The development effort can thus be focused on new concepts and components, which in turn will enable a much earlier evaluation of feasibility and acceptance. Thus duplication and parallel development can be reduced to a minimum. Compared to traditional approaches, this approach will reduce overall development time. By using hardware with reconfigurable logic, rather than static hardware, modifications and extensions become possible and are easy and fast. Also, in traditional development, the decision as to where to implement a given function - in the microcontroller, in the reconfigurable logic or distributed between both units - has to be made very early, when not all information is available yet. Embedding the microcontroller in reconfigurable logic, however, lets developers postpone this decision until very late in development, when it can be made with much greater confidence. The functions realized in the reconfigurable logic can be used, for example, as executable specifications for ASIC (Application-specific Integrated Circuit) developments. The results obtained during development of the user software can be reused in the production system without much extra cost, since the user interface software accesses hardware drivers, service routines and the operating system via target system identical interfaces. Consistently using graphic development tools capable of automatic code generation for prototype and production systems, as well as other tools that can be used to automate manual, error-prone steps in the development process, will further reduce development time. This thesis describes target-identical domain-specific rapid prototyping using a development ECU for diesel engines as a sample application.

In der vorliegenden Arbeit wird ein zielsystemidentischer Ansatz für das domänenspezifische Rapid Prototyping in der Informations- und Elektrotechnik vorgestellt. Dabei wird durch die Partionierung von Serienstrukturen sowohl der Hardware, als auch der Software, in unabhängige Teilkomponenten sowie der Einführung entsprechender Schnittstellen die Wiederverwendung von Erfahrungen aus Serienentwicklungen systematisch ermöglicht. Dadurch können, die bislang den Systemlieferanten vorbehaltenen Erfahrungen aus Serienentwicklungen in gut handhabbarer Form z.B. Fahrzeugherstellern (OEM) für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben zur Verfügung gestellt werden, ohne dass die Systemlieferanten ihr Know-How offen legen müssen. Es wird damit eine effiziente Möglichkeit für das Simultaneous Engineering zwischen OEM und Systemlieferant ermöglicht. Des Weiteren kann mit Hilfe der Wiederverwendung von Erfahrungen aus Serienentwicklungen sehr schnell ein in wesentlichen Punkten mit dem Zielsystem identischer Prototyp erstellt und in der realen Umgebung eingesetzt werden. Der Entwicklungsaufwand kann damit auf neue Konzepte und Komponenten begrenzt und somit eine frühe Aussage über Realisierbarkeit und Akzeptanz getroffen werden. Dadurch lassen sich Doppel- und Parallelentwicklungen auf ein Minimum reduzieren und damit die Entwicklungszeit gegenüber traditionellen Verfahren deutlich verkürzen. Durch den Einsatz rekonfigurierbarer Logik wird es ermöglicht, Änderungen in der normalerweise statischen Hardware vorzunehmen. Zusätzlich kann durch Einbetten des Mikrocontrollers in die rekonfigurierbare Logik die normalerweise sehr früh zu treffende Entscheidung, ob eine Funktion im Mikrocontroller oder in der rekonfigurierbaren Logik realisiert werden soll, noch in sehr fortgeschrittenen Entwicklungsphasen beeinflusst werden. Die in der rekonfigurierbaren Logik umgesetzten Funktionen können anschließend als ausführbare Spezifikation für ASIC Entwicklungen verwendet werden. Die bei der Entwicklung der Anwendersoftware erzielten Ergebnisse können ohne großen Aufwand im Seriensystem weiterverwendet werden, da die Anwendersoftware nur über mit dem Zielsystem identische Schnittstellen auf Hardwaretreiber, Service Routinen sowie das Betriebssystem zugreift. Durch die Steigerung des Automatisierungsgrades z.B. mit Hilfe der Verwendung von grafischen Entwicklungswerkzeugen mit automatischer Codegenerierung können die Entwicklung beschleunigt, Fehlerquellen reduziert und somit die Qualität verbessert werden. Der in der vorliegenden Arbeit beschriebene zielsystemidentische Ansatz für das domänenspezifische Rapid Prototyping wird am Beispiel eines Entwicklungs-Steuergerätes für Dieselmotoren dargestellt.

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Kasper, Markus: Ein zielsystemidentischer Ansatz für das domänenspezifische Rapid Prototyping in der Informations- und Elektrotechnik. 2005.

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