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Best Practices zur Lösung von Timing-Problemen

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Workflow und Tools

Ein sinnvoller Workflow ist unabdingbar. Um die Timing-Eigenschaften zu erfüllen, sollte jeder Workflow mindestens die folgenden Schritte in der passenden Granularität umfassen

  • Tracing,
  • Soll-Ist-Vergleich
  • und der dafür notwendigen Anforderungserhebung mindestens auf Schedule-Ebene.

Bild 1 in der Bildergalerie zeigt diese Schritte exemplarisch an einem beispielhaften Produkt-Entstehungs-Prozesses unter Beachtung der Timing Eigenschaften.

Bildergalerie

Anti-Pattern:

Auch wenn es zunächst widersinnig erscheint, Anti-Pattern zu dokumentieren, haben sie doch einen großen Nutzen.

Noch mehr Prozess

Prozesse sind nicht grundsätzlich schlecht. Aber Prozesse brauchen Inhalte und unterliegen Randbedingungen, die sich unterscheiden können in:

  • Hardware von 8-Bit-uC über embedded-32-bit bis zu Workstations mit Video-Beschleunigern.
  • Funktions-Sprachen (DSL)
  • Lieferantenketten

Ein Prozess um des Prozesses willen sind akademische Übungen, aber niemals echte Lösungen. Nach Meinung der Autoren müssen die einzelnen existierenden Prozessschritte optimiert werden, durch gezielten Einsatz von neuen und aktuell verfügbaren Technologien. Man erhält dadurch akzeptierte Standardbausteine mit konkretem Nutzen, die je nach Projekt entsprechend kombiniert werden können. Zu strikte Prozessvorgaben schränken ein, wodurch die Akzeptanz sinken wird. Auf der anderen Seite bieten zu generische Prozessbeschreibungen keinen Mehrwert.

Zusätzlich müssen die Prozessbausteine mit entsprechen Schulungsmaßnahmen unterstützt werden, damit die Anwender die Prozessschritte an die konkrete Situation anpassen können.

Monster-Tools

Der wichtigste Aspekt dieses Pattern ist es zu verstehen, dass Tools keine Magie vollbringen können. Wenn das Problem verstanden ist, dann können Tools, die im wesentlichen Maschinen sind, die Dinge automatisieren, sehr gewinnbringend angewendet werden. Weiterhin gilt zu beachten, Tools haben dem Prozess zu folgen, nicht umgedreht, dass ein Tool einen bestimmten Workflow bestimmt.

Zusammenfassung

Die Komplexität im Entwicklungsprozess hochintegrierter Steuergeräte erfordert eine Berücksichtigung von querschneidenden Entwurfsaspekten, wobei wir uns im vorliegenden Beitrag auf Echtzeitfähigkeit und Ressourcenverbrauch fokussiert haben.

Es ist wichtig zu verstehen, dass dies keine leichte Aufgabe, sondern vielmehr ein Paradigmenwechsel ist. Kein einzelnes Werkzeug und kein einzelnes Austauschformat vermögen die Prozesslücke zwischen Systementwicklung, Funktionsentwicklung und Softwareentwicklung zu schließen. Auf der Basis eigener, gelebter Erfahrung haben wir elementare, aufeinander aufbauende Muster vorgestellt:

  • Etablierung einer systematischen Ressourcen-Überwachung in der Softwareentwicklung als elementarer Startpunkt.
  • Einsatz von modellbasierten Timing-Werkzeugen zur Bedarfs-Prognose und Potenzialanalyse, dadurch Abbau der Lücke „von unten“.
  • Experten-Moderation bei der Anforderungsanalyse und
  • Schulungen für Mitarbeiter, die Timing und Ressourcen als querschneidenden Aspekt begreifen und das Thema gerade für die unterschiedlichen Sichtweisen aufbereiten, inkl. der Betrachtung von Schnittstellen und Übergängen.

Einfache Standardlösungen existieren zum jetzigen Zeitpunkt nur für wenige Spezialfälle, die von Experten erkannt und genutzt werden können. Diese müssen wir konsequent ausbauen, indem wir die genannten Maßnahmen ergreifen. Systematisch verfolgt, werden dadurch die Prozesslücken sukzessive minimiert.

Literaturverzeichnis

[1] K. Schmidt, J. Harnisch, D. Marx, A. Mayer, „Timing Analysis and Tracing Concepts for ECU Development“, SAE Technical Paper 2014-01-0190, 2014, doi:10.4271/2014-01-0190.

[2] M. Jersak, K. Richter. H. Sarnowski, P. Gliwa, „The Right Timing Analysis Tools Increase Safety and Productivity”, ATZ Elektronik, 01/2009

[3] A. Hamann, D. Ziegenbein, S. Lampke, S. Schliecker, “Resource-Aware Control - Model-Based Co-Engineering of Control Algorithms and Real-Time Systems”, SAE World Congress, April 2015, Detroit, USA

[4] K. Schmidt, D. Marx, K. Richter, K. Reif, A. Schulze, T. Flämig, „On Timing Requirements and a Critical Gap between Function Development and ECU Integration“, SAE World Congress, April 2015, Detroit, USA

[5] K. Reif, K. Schmidt, F. Gesele, S. Reichelt, M. Saeger, N. Seidler, „Networked control systems in motor vehicles“ in ATZelektronik worldwide, 04/2008 Pages 18-23, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (2008)


* Dr. Karsten Schmidt studierte Elektrotechnik an der TU Dresden und arbeitet als Entwicklungsingenieur bei der Audi Electronics Venture GmbH. Er ist verantwortlich für neue Architekturkonzepte und den Einfluss der Ethernet-Vernetzung auf zukünftige Steuergerätegenerationen.

* Dr. Kai Richter hat Elektrotechnik an der Technischen Universität Braunschweig studiert (1998) und promoviert (2004). Im Jahr 2005 gründete er die Symtavision GmbH, deren Geschäftsführer und CTO er ist. Kai Richter ist weltweit beratend für Symtavision tätig, kann auf Erfahrungen aus unzähligen Kunden-Projekten zugreifen und zählt zu den Top-Experten für Timing- und Echtzeitfragen.

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