Global Embedded Electronics & Networked SYstem Solutions

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1 Global Embedded Electronics & Networked SYstem Solutions S. DUBE Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW

2 Qui sommes nous? Présentation de GEENSYS 4 métiers complémentaires L outillage pour le développement, l électronique, l informatique industrielle et la mécanique : Hardware : Numérique, analogique, puissance, radio. Software : Pour systèmes embarqués et débarqués. Mécanique : Développement, design et industrialisation de moules et pièces plastiques, prototypage rapide. Mécatronique : Associe des organes mécaniques et électroniques, alliance de nos savoir-faire projets pour une Vision Système Présentation de GEENSYS Historique 12 er ième Semestre Création Mise Déploiement Certification Ouverture Fusion en entre place d Ayrton de du CMMI AyrTon Première Gate du bureau bureau niveau Technology d études plateforme d études 3 par le : par électronique mécanique 2ème AyrTon SEI Joint-Venture et TNI 4 (Software personnes semestre Technology à vietnamienne Engineering Nantes 2003 issues sous en Projet le Île de nouveau de l industrie plateau France Institute) nom de GEENSYS. et du service. Démarrage Activité Assistance Technique et recrutement des 1ers ingénieurs

3 Nantes, le 23/05/2007 Le 22 juin 2007 Fusion de: Expert des outils de développement système pour l embarqué Editeur d outils Consulting & Ingénierie Electronique Embarquée Expertise métier EE: Outils & Services Solutions pour l embarqué Ingénierie Projets HW, SW et mécatroniques Blocs d IP (SW) Embedded Electronics Distributed & Software Dominant Systems Outils et chaînes outillées Solutions centrées exigences et modèles Services et Conseil Projets et Process

4 Compétences/ Activité Electronique numérique Télécommunications Téléphonie Mobile Interface Homme Machine Electronique Grand Public Systèmes embarqués/ Temps réel Télécoms Industrie Électronique Analogique Transport A/T Multimédia/Services Mécanique, edéfense e Qualité Aerospaciale Positionnement Aéro Défense Automobile Train Industrie Télécoms ControlBuild AUTOSAR Builder RTBuilder Développement et validation à base de modèles ISO DO 254 DO 178B SIL IEC CMMI Process Qualité Reqtify Ingénierie des exigences GAP Analysis, SW Dvlpt, Intégration & Test, SW IP, Safety, Ingénierie: HW, SW & Mécatronique, bancs de Test Consulting & Services d ingénierie

5 Quelques Chiffres Présentation de GEENSYS Création : sites : Carquefou (siège), Paris, Eragny, Nancy, Brest et Boulogne CA fin 2007 : 17 M Clients : 60 clients actifs Croissance : 30% par an depuis 3 années consécutives (Prix Gazelle 2005) Effectif total : 245 personnes (97% d ingénieurs) Recrutement : 2 embauches par semaine Exemples de produits Car & Truck Instrument Clusters Hardware and Software design Prototypes manufacturing Product and vehicle Qualification Industrialization transfer to manufacturing facility in Turkey Key Technologies: - Freescale 16 bit Freescale S12X - Stepper Motors - CAN network and KWP2000 diagnostic - LCD display and dot matrix

6 LAU N D R Y FILTER WATER TAN K Laundr yr esistance: tlaundr yr esistance Ther m ostatvoltage: tther m ostatvoltage Water Sw itch: twater Sw itch HW_HUMIDITY_ SENSOR U SER HW_THERMOSTAT HW_WATER_ISOL Laundr yd utyc ycle : tlaundr yd utyc ycle D r yer State :td r yer State Filter State :tfilter State Water LevelState : twater LevelState C yclestate :tc yclestate Ther m ostatstate: tther m ostatstate Water Sw itchstate twater Sw itchstate HW_HUMIDITY_ FILTER HW_LED HW_THERMOSTAT _FILTER HW_WATER_ FILTER Laundr yd C Filter ed : tlaundr yd C Filter ed STAR T/ R ESET D r yer State :td r yer State Filter State :tfilter State Water LevelState :twater LevelState D r yer Pow er Supply :td r yer Pow er Supply C yclestate :tc yclestate Filter C leanliness:tfilter C leanliness Water Level:tWater Level HW_HUMIDITY_ THRESHOLD H um idity :th um idity HW_POWERSUPPLY HW_DRYER D r um Activation: td r um Activation H eater Activation:tH eater Activation HW_DRUM _CYCLE D r um R otation: td r um R otation HW_HEATER HW_DRUM _ENABLE H eater Pow er Supply: th eater Pow er Supply LeftR otationenable: tr otationenable R ightr otationenable: tr otationenable H EATER HW_DRUM M otor Pow er Supply: tm otor Pow er Supply D R U M Automotive Autosar Basic So!ware Development of Autosar Basic So&ware (BSW) for new generation ECUs Communication module (CAN, LIN, FlexRay) Autosar OS Memory Manager Diagnostic I/O Hardware abstraction Technical Environnement : - Renesas SH7xxx Microcontroller - Autosar ICC3 conformance class - Automated configuration process - Integration with Autosar RTE Electrical Appliances Electronique de commande de sèche-linge (Équipe de 4 personnes sur 10 mois) Développement de l électronique de commande et de puissance Développement logiciel embarqué Validation et qualification du système Environnement technique : Conception électronique / routage / réalisation PCB et carte Cible micro 8 bits Microchip PIC 18F LCD 7 segments Boutons poussoirs Sorties de puissance Capteurs de niveau et d humidité

7 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW L électronique dans un véhicule

8 Le schéma Constructeur/Fournisseurs Constructeur Automobile Gestion du véhicule complet => Approche système Equipement 1 Equipementier n 1 Equipement 2 Equipementier n 2 Equipement 3 Equipementier n 3 Equipement 4 Equipementier n 4 Fournisseur Hw Fournisseur semiconducteurs Fournisseur Sw Fournisseur Outillages Historique Avant 1990: Calculateur 1 Calculateur 2 Calculateur 3 F1 F2 F4 F5 F6 F7 F3 E/S E/S E/S

9 Historique Depuis 1990: Réseau communiquant (CAN, VAN, etc ) Calculateur 1 Calculateur 2 Calculateur 3 F1 F2 F4 F6 F7 F3 F5 E/S E/S E/S Établissement de standards de référence pour l automobile (BMW, Bosch, DaimlerChrysler, ): Consortium OSEK (Systèmes ouverts et interfaces correspondantes pour l électronique des véhicules automobiles): - OSEK COM - OSEK TIME - OSEK OS

10 Premières bases de standardisation Calculateur 1 F1 F2 F3 OSEK OS/TIME Composant logiciel applicatif (F1) Composant logiciel applicatif (F3) Drivers logiciels (pilotes des périphériques) Hardware Composant logiciel applicatif (F2) OSEK - COM Situation actuelle De plus en plus de calculateurs Accroissement de la complexité des fonctions traitées et interdépendances des fonctions Flexibilité faible (un calculateur = un fournisseur) Intégration système difficile De plus en plus de contraintes de temps pour exécuter ces fonctions La conception d un véhicule devient la conception d un système complet et ne consiste pas uniquement à l assemblage de fonctions

11 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW AUTOSAR : AUTomotive Open System ARchitecture Groupe international (consortium) Objectif Standardisation des architectures des calculateurs électroniques Composition du consortium - Constructeurs Automobiles - Équipementiers - Bureaux d études en développement logiciel - Fabricants de semi-conducteurs

12 Core Partner : Constructeurs Automobile Et initiateurs du projet BMW BOSCH VOLKSWAGEN PSA PEUGEOT CITROEN FORD. Premium Member : Participants actifs du standard ARM FREESCALE VALEO RENAULT GEENSYS Associate Member : Utilisateurs du standard Contexte du standard Exemple d application Tachometer ABS ECU AIR CONTROL UNIT DASHBOARD F1 F2 F3 F4 F6 F7 F8 F9 F5 CAN BUS

13 Les objectifs Une approche système indépendante des calculateurs Répartition des fonctions Diminution du coût de revient véhicule Développement de fonctions logicielles indépendantes du Hardware Les différentes motivations Constructeurs Automobiles -Disponibilité de modules logiciels stables, certifiés, réutilisables -Mise en concurrence de différentes solutions -Se focaliser sur les fonctions innovantes Equipementier -Réutilisation modules logiciels -Modules logiciels peuvent être réutilisés entre différents équipements pour différents constructeurs Fournisseur Outillage -Fourniture de chaine d outils intégrés pour aide à la conception

14 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW Méthodologie - Objectifs Une approche système par étapes (du général au particulier) Standardisation de fonctions Standardisation des modèles architecturaux Principes de réutilisation et configuration

15 Méthodologie - Définitions Virtual Functional Bus : Moyen d échanges de données indépendant du matériel RTE : Run Time Environment -> Couche d abstraction du matériel BSW : Basic Software => Logiciel de base servant au fonctionnement des calculateurs Méthodologie Vue d ensemble (1) System Spécification F1 F2 Définition des composants logiciels applicatifs et comportements 1 Définition de l application F1 F2 Intégration des SWC dans le Virtual Functional Bus - Définition des interfaces 2 Ecu 1 Ecu2 Description des cartes électroniques (ECU)

16 Méthodologie Vue d ensemble (2) Définition des contraintes système (Messagerie, topologies réseaux ) 4 F1 Ecu1 F2 Ecu2 Attribution des fonctions aux calculateurs électroniques 5 F1 RTE BSW HW Configuration du logiciel de base (BSW et RTE) Méthodologie - Principe Standardisation des formats de description : Tout est orchestré au travers de fichiers XML

17 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW Etape 1&2 : Définition de l application Une application système véhicule est une application temps réelle Modèles de description d application Interfaces Comportement

18 Etape 1&2 : Définition de l application Software Component & Compositions SWC1 Interface Composition SWC2 Atomic Software Component Etape 1&2 : Définition de l application Interfaces et modes de communication (1) Sender-Receiver Software Component - Sender Send_info receive_info receive_info Software Component - Receiver 1 Software Component - Receiver 2 Le mode de communication sender-receiver est un mode asynchrone. On peux faire l analogie du mode sender-receive avec le principe de «mailbox» standard. Un «sender» peut envoyer une information de 1 à n «receivers»

19 Etape 1&2 : Définition de l application Interfaces et modes de communication (2) Client-Server Software Component - Server Service_ provided Service_request Service_request Software Component - Client 1 Software Component - Client 2 Le mode de communication client-serveur fourni des services qui peuvent être utilisés de façon synchrone ou asynchrone par les clients Etape 1&2 : Définition de l application La conception interne d un SWC : Runnables (1) Un Software Component est composé de un à plusieurs runnables Un runnable est un processus séquentiel synchrone (process) ayant une priorité et un contexte d exécution. Les runnables sont activés par des RTE Events

20 Etape 1&2 : Définition de l application La conception interne d un SWC : Runnables (2) Runnable 1 Inter-runnable variable Runnable 3 Runnable 2 SWC Etape 1&2 : Définition de l application Le virtual functional Bus Gestion odomètre ECU1 Gestion affichage Gestion niveau carburant ECU2 Gestion Niveau d huile vitesse Send_ distance receive_ distance VFB

21 Etape 1&2 : Définition de l application Les Sensors/Actuators (1) Gestion odomètre Gestion affichage Gestion niveau carburant Sensor Vitesse/distance Actuator Voyants Sensor niveau de carburant Description faite avec un outil IoHwAbstraction IoHwAbstraction IoHwAbstraction Etape 1&2 : Définition de l application Les Sensors/Actuators (2) - Sensor/Actuator: Composants logiciels applicatifs destinés à mettre en forme les données provenant des Entrées/sorties physiques de la carte. - Io Hardware Abstraction: Couche d interface permettant l accès aux données du Hardware. Les Sensor/Actuators doivent être positionnés sur la même ECU que l IoHwAbstraction fournissant les données

22 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU) Vue schématique RTE Interface standard OS Services gestion mémoire standard Services gestion réseau standard Couche d abstraction ECU Services E/S (IoHwAbstraction) Interface standard Complex Device Driver BSW Couche d abstraction µc HW Mémoires (RAM, Flash, Eeprom) Réseaux (CAN, LIN, FLEXRAY) E/S Standards (Analogiques, numériques) E/S Specifiques

23 Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU) Vue Autosar Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU) Pour chacune des cartes électroniques: - Services à disposition - Entrées/Sorties à disposition - Microcontroleur utilisé

24 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW Etape 4: Description des contraintes système Focalisation sur les topologies réseaux

25 Etape 4: Description des contraintes système Pour chacun des réseaux: - Définition messagerie et protocole de communication - Contraintes réseau - Phases de vies Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW

26 Etape 5 : Attribution des fonctions aux ECUs ECU 1 ECU 2 Gestion odomètre Gestion affichage Receive_ carburant Gestion niveau carburant Ce port sera implémenté au travers d un réseau Send_ carburant Sensor Vitesse/distance Actuator Voyants Sensor niveau de carburant IoHwAbstraction IoHwAbstraction IoHwAbstraction Etape 5 : Attribution des fonctions aux ECUs Le principe de cette étape consiste donc à définir le média de communication utilisé par les ports. Ainsi, il est possible de «déplacer» facilement les fonctions d une ECU à une autre

27 Agenda Présentation de GEENSYS Le développement électronique actuel Contexte du standard Autosar Concepts généraux - Méthodologie Etape 1&2 : Définition de l application (fonctionnel) Etape 3 : Description des cartes électroniques Etape 4 : Description des contraintes systèmes Etape 5 : Attribution des fonctions aux cartes électroniques Etape 6 : Configuration RTE et BSW Etape 6.1: Le RTE R.T.E : Run-Time Environment Unique par ECU Est une couche d interface entre applicatifs (SWC) et BSW Toutes les configurations apportées sont statiques Les modèles XML de description permettent une génération automatique des codes sources

28 Etape 6.1: Le RTE Permet la communication entre 2 SWC d un meme ECU ECU 1 ECU 2 Gestion odomètre Gestion affichage Receive_ carburant Gestion niveau carburant Send_ carburant Sensor Vitesse/distance Actuator Voyants Sensor niveau de carburant IoHwAbstraction IoHwAbstraction IoHwAbstraction Etape 6.1: Le RTE Permet la communication entre 2 SWC de 2 ECUs ECU 1 ECU 2 Gestion odomètre Gestion affichage Receive_ carburant Gestion niveau carburant Send_ carburant Sensor Vitesse/distance Actuator Voyants Sensor niveau de carburant IoHwAbstraction IoHwAbstraction IoHwAbstraction

29 Etape 6.1: Le RTE Permet la communication entre 2 Runnables d un meme SWC Runnable 1 Inter-runnable variable Runnable 3 Runnable Etape 6.1: Le RTE Permet l accès aux services du BSW au travers des interfaces standard

30 Etape 6.2: Le BSW B.SW : Basic SoftWare Unique par ECU Ensemble de logiciels décomposé en modules fournissant des services d accès à l ECU et à de services standards. Principe d Autosar : Décomposer le logiciel de base en couches configurables Etape 6.2: Le BSW B.SW : Basic SoftWare Couches de services indépendantes du Hw. Ces couches sont configurables en fonction du Comportement requis par les applicatifs

31 Etape 6.2: Le BSW B.SW : Basic SoftWare Couches ECU Abstraction. Ces couches sont dépendantes des services et de l architecture fournie par la carte électronique Etape 6.2: Le BSW B.SW : Basic SoftWare Couches Microcontroller Abstraction (MCAL). Ces couches sont dépendantes de l architecture du microcontroller

32 Etape 6.2: Le BSW B.SW : Basic SoftWare Exemple de services Etape 6.2: L OS Operating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS SW-Cs RTE No direct access to OS services Access to OS services OS BSW Scheduler BSW modules

33 Etape 6.2: L OS Operating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS Extended tasks only Basic and Extended tasks Running Wait (4) Terminate (1) Waiting Preempt Start (5) (6) Suspended Release (3) Activate (2) Ready Etape 6.2: L OS Operating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS Les Modules BSW utilisent l OS au travers du BSW Scheduler qui cadence l exécution de ces «tâches»

34 Etape 6.2: La gestion mémoire B.SW : Basic SoftWare Exemple de services gestion mémoire RTE MEMORY STACK NvRam Manager CRC Chacun des modules Logiciels possède des fichiers XML de configuration Fichiers XML de configuration Memory Abstraction Interface FOR EEPROM FOR FLASH EEPROM Abtraction Flash Flash EEPROM Emulation EEPROM Abtraction Flash EEPROM Emulation BSW Sch OS FOR INTERNAL EEPROM FOR EXTERNAL EEPROM FOR EXTERNAL FLASH FOR INTERNAL FLASH EEPROM Driver EEPROM Driver Driver Driver Flash Driver Flash Driver SPI Handler Driver Internal External External External Internal EEPROM Flash Flash EEPROM EEPROM Flash Flash Etape 6.2: La gestion mémoire B.SW : Basic SoftWare Exemple de configuration EEPROM SPI Description des zones mémoires et de leur mode de gestion Description des EEPROM Physiques Description des Caractéristiques de l EEPROM XML XML XML MEMORY STACK EEPROM Abtraction RTE NvRam Manager Memory Abstraction Interface FOR EEPROM CRC BSW Sch OS Description du fonctionnement de la cellule SPI du microcontroleur XML FOR EXTERNAL EEPROM EEPROM Driver SPI Handler Driver External EEPROM

35 Process Autosar BSW Generation Pour d autres informations : - Questions?