Software do auta

Obsah recenze:

• Vlastnosti automobilového softwaru
• Hlavní součásti ECU
• Procesy a technologie
• Řízení motoru
• Standardizace

Žádné moderní auto si nelze představit bez elektronického plnění, které vyžaduje složitý software. Při řízení auta téměř nepřemýšlíme o tom, jaké procesy v něm probíhají - neexistuje monitor jako počítač, což znamená, že působení programů není vizualizováno, jako by neexistovalo. Ale oni jsou.

Vlastnosti automobilového softwaru

Moderní software pro vaše vozidlo je vysoce spolehlivý, s poruchovostí zařízení pouze jeden z milionu operací v průběhu roku a poté jako výjimka.

Nyní v každém autě existuje několik elektronických řídicích jednotek (ECU) - elektronická řídicí jednotka, ECU, které vzájemně spolupracují prostřednictvím elektronické sítě automobilu.

Interakce mezi těmito bloky se provádí díky sběrnicovým architekturám, které jsou sadou řadičů - CAN, síť v oblasti řadiče a také speciální síť určená k přenosu informací ze speciálního digitálního zařízení - MOST, media -oriented systems trans, FIexRay , stejně jako místní propojovací systém (LIN).

Pokud porovnáme uvedené sběrnice s ethernetem, který je určen pro PC, pracují se sníženou rychlostí, protože množství dat zpracovávaných v automobilech je malé. Ale toto minimální množství informací by mělo být zpracováno doslova během několika milisekund.

S rostoucím počtem ECU musí vývojáři vytvářet propracované struktury automobilových sítí, které vyžadují složitější strukturu. Uvažujme hlavní rozdíl mezi softwarem automobilu a digitálními technologiemi pro jiné účely.

• Spolehlivost - systémové programy automobilu v poměrně složité síti ECU po celou dobu používání by měly fungovat co nejspolehlivěji;
• Bezpečnost prováděných funkcí - ESC a brzdový systém musí fungovat bezchybně, a to již implikuje poměrně závažné požadavky na software a samotný proces jejich vývoje;
• Rychlost interakce - okamžitá reakce elektronických součástí automobilu (až milisekundy) není možná bez speciální softwarové architektury a pokročilých operačních systémů;
• Robustní architektura - software vozidla musí maximalizovat elektromagnetickou kompatibilitu a odolávat účinkům zkreslených signálů;
• Komunikace uzlů elektronicko-mechanického cyklu.

Pozornost: Za žádných okolností by během provozu neměla být ECU restartována!

Hlavní součásti ECU

ECU je poměrně složitá deska se stovkami dalších prvků kromě mikrokontroléru. Pojďme se podívat na hlavní detaily.

1. Analogově digitální převodník (ADC)-toto zařízení je navrženo tak, aby odebíralo údaje z určitých automobilových senzorů, včetně kyslíkového senzoru. Faktem je, že procesor je schopen vnímat pouze digitální hodnoty a například indikátor kyslíku produkuje pouze elektrické signály s napětím od 0 do 1,1 V. ADC převede tato data na desetibitové binární číslo, aby jim procesor porozuměl.
2. Driver je program určený k ovládání digitálních zařízení převodem signálů.
3. Převodník digitálního signálu na analogový (DAC) - Poskytuje analogové signály ke spuštění určitých součástí motoru vozidla.
4. Komunikační čip - Tyto čipy umožňují implementaci široké škály komunikačních standardů nacházejících se ve vozidle. Existuje několik takových standardů ve výrobě, ale nejběžnějším z nich je CAN - Networking Controller -Area Networking. Poskytuje rychlost 500 k / bit za sekundu, což je extrémně nutné pro moduly, které provádějí až stovky operací za sekundu.

Procesy a technologie

Od představení prvního softwaru do auta se toho hodně změnilo. Pokud původně mohl software ovládat pouze jeden výrobce, nyní je to téměř nemožné.

Zpočátku, v minulém století, byl assembler používán jako software. Jazyk Xi se začal šířit v 90. letech. Robert Bosch a mnoho dalších prodejců začalo vyvíjet software pomocí Mathlab / Simulink a ASCET (řídicí a simulační technologie).

Sběrnicové systémy CAN činí software vozidla poměrně složitým. Důvodem je, že nevylučují interakce mezi programy různých ECU. Moderní luxusní vozy mohou obsahovat komplexní síť 80 ECU s celkem až 100 miliony řádků kódu.

Vzhledem k tomu, že se software neustále stává komplexnějším, je třeba zdokonalit strojírenské technologie. V povědomí nového softwaru proto v průmyslu neustále vznikají paralelní technické a organizační procesy.

Inženýrská řešení na úrovni procesů a architektury se také stávají jednou z hlavních podmínek outsourcingu. V souvislosti s touto okolností začala společnost Bosch od počátku 90. let minulého století dávat stranou určitý vývoj.

V současné době pracuje na softwaru pro automobily několik asociací distribuovaných po celém světě. A tento druh činnosti se stal pro firmu zcela optimální.

Řízení motoru

Mezinárodní předpisy o otázkách životního prostředí vyžadují snížení spotřeby paliva vozidel a odpovídající snížení znečištění životního prostředí. To znamená, že existuje podnět ke zlepšení převodovky, aby byla zajištěna optimální doba vstřikování paliva a zapalování.

Například moderní vznětové motory jsou schopné vstřiknout minimální množství paliva sedmkrát za zdvih. A to je pro čtyřválcový motor, který vyvíjí otáčky až 1800 ot / min, to je 420krát za sekundu. To vše vyžaduje nové softwarové funkce a sofistikovanější řídicí algoritmy, aby se minimalizovaly jakékoli odchylky.

Potřeba snížit škodlivé emise vyžadovala aktualizované technologie a metody pro zajištění provozu. Lví podíl na automobilovém trhu budou tedy v budoucnu doplňovat konvenční spalovací motory, v nichž budou elektromotory a smíšené konstrukce. Navíc se zvýší potřeba alternativních paliv a hlavní pákou k řešení těchto výzev bude software.

Řídicí centrum převodovky vozidla je řídicí modul motoru. Moderní moduly mají více než 2 megabajty digitální paměti a pracují s takty až 160 MHz. To zahrnuje programy až do 300 tisíc řádků kódu.

Standardizace

Při vývoji moderních digitálních programů pro automobily je jasně zohledněna specifičnost požadované ECU: software přímo interaguje s určitým vybavením. S neustálým nárůstem počtu ECU automobilů se recyklace softwaru stává prioritou. Proto je v takové situaci na místě hovořit o standardizaci.

V roce 2003 vytvořili dodavatelé a výrobci Automotive Open System Architecture (Autosar). Účelem organizace je naplňovat společný standard a jednotné technologie. Dnes toto sdružení zahrnuje více než 150 organizací, které společně vyvíjejí novou strukturu ECU, základní software a vše potřebné k vytvoření funkčního softwaru.

Tento druh interakce zahrnuje vytvoření uzlů, které jsou nezávislé na hardwaru.To umožňuje dodavatelům a výrobcům vyměňovat si designy a také je opakovaně používat na celé řadě ECU.

Struktura Autosaru se skládá z několika abstraktních vrstev, ve kterých je software oddělen od hardwaru. Úplně nahoře je aplikační software, který implementuje všechny aplikované činnosti. Níže je uveden základní, nominální software. Zaručuje požadovanou abstrakci od hardwaru, stejně jako se to děje například v osobním počítači. Runtime Environment Autosar zpracovává komunikaci v rámci ECU.

Technologie Autosar obsahuje všechny potřebné formáty a šablony pro výměnu, které se používají jak pro generování a konfiguraci infrastruktury, tak pro její popis.

Nejběžnější v moderním automobilovém průmyslu jsou (vysokorychlostní) ethernetové sběrnice. Spolehlivě podporují komunikaci mezi ECU i nové možnosti, a to i s ohledem na bezpečnost.

Nejrozmanitější informace jsou kvalitativně analyzovány za účelem vytvoření objektivního modelu prostředí, který umožňuje vytvářet nové možnosti, které v extrémních případech podporují řidiče.

Řidiče například při řízení rozptyloval cestující. V takovém případě aplikace detekuje brzdění vozidla jedoucího vpředu, poté varuje řidiče nebo samo aktivuje brzdění. Mimochodem, řidič se ani nemusí okamžitě dozvědět o přítomnosti takového softwaru, dokud se nedostane do nebezpečné polohy.

Závěr

V moderním automobilovém průmyslu dnes existují předpoklady pro další vědeckou a technologickou revoluci v oblasti vývoje softwaru, protože digitální technologie a možnosti spotřební elektroniky se začínají využívat v širším měřítku. Není daleko doba, kdy se auta začnou připojovat k internetu prostřednictvím všech pevných i mobilních zařízení. A současně se zvýší role svobodného softwaru pro řešení praktických problémů.