L’automotive protagonista alla Date 2010

AUTOMOTIVE –

Anche quest’anno le applicazioni automobilistiche hanno avuto notevole spazio nell’ambito della Date Conference, l’evento europeo dedicato alla progettazione dei sistemi elettronici.

L'edizione 2010 del Date recentemente tenutasi a Dresda, ha  offerto numerosi lavori riguardanti lo standard Autosar, i bus automotive (Can, Lin, FlexRay, Most), i chip e i sistemi destinati agli autoveicoli. Le università e le industrie tedesche hanno ovviamente giocato un ruolo di grande rilievo, ma merita di essere segnalata una significativa presenza di lavori “made in Pisa”. La città toscana è infatti sede di un polo di competenze automotive comprendente la locale università, la Scuola Superiore Sant'Anna e la sede di Austriamicrosystems insediata nel parco tecnologico di Navacchio. In questo numero della nostra rubrica passeremo rapidamente in rassegna alcuni di questi lavori, rimandando i lettori al sito web della Date per ogni approfondimento.

Autosar
Bmw ha parlato dei vantaggi derivanti dall'adozione di Autosar e del modo in cui le case automobilistiche stanno gradualmente introducendo il nuovo standard nelle loro attività. Con Autosar, molte applicazioni software sviluppate dai fornitori saranno rivolte a diversi produttori di automobili, anziché a uno soltanto; le applicazioni specifiche di un singolo produttore potranno inoltre essere riutilizzate su più modelli di automobile. Autosar facilita anche la concentrazione di molte funzioni nella stessa Ecu; il costruttore bavarese intende avvalersi di questa possibilità per realizzare una complessa Ecu dedicata al “body”, comprendente tre microcontrollori tra cui uno a 32 bit dual core e uno riservato alle funzioni di sicurezza. In Bmw la transizione verso Autosar sta avvenendo in modo graduale, anche tramite l'impiego di appositi “moduli di compatibilità” per alcune funzioni preesistenti che non possono essere realizzate con la release 2.1 dello standard. Una relazione di Continental ha sottolineato l'importanza della “tool chain” nello sviluppo di software basato su Autosar e ha descritto la piattaforma Artop (Autosar Tool Platform), basata su Eclipse. La società Elektrobit Automotive ha descritto i vantaggi offerti dal proprio ambiente grafico di sviluppo “EB tresos Studio” che consente di configurare, convalidare e generare i componenti software base (basic software) delle Ecu. Un lavoro dell'università di Paderborn ha illustrato un linguaggio di modellizzazione e analisi delle temporizzazioni denominato TADL, utilizzabile come estensione dello standard Autosar e sviluppato nell'ambito del progetto Timmo (www.timmo.org) di ITEA2.

Bus automotive
Ricercatori di Daimler e del Karlsruhe Institute of Technology hanno presentato un metodo per migliorare la precisione delle analisi temporali condotte sulle reti dell'autoveicolo in fase di progettazione. Il problema nasce dal fatto che all'inizio del flusso di progettazione mancano dati sufficientemente precisi per valutare - oltre al comportamento funzionale - anche l'aspetto della temporizzazione delle reti, composte dai bus Can, Lin, FlexRay ecc.; il calcolo del “caso peggiore” - relativamente ai tempi di risposta ai comandi del guidatore - rischia quindi di essere eccessivamente pessimistico. L'approccio proposto si basa sull'analisi di dati raccolti da veicoli esistenti, che consentono di definire diversi “scenari” d'uso della rete con un conseguente aumento dell'accuratezza. Dall'università di Tubinga e dal Forschungszentrum Informatik di Karlsruhe giunge la proposta di un approccio di prototipazione virtuale per identificare precocemente gli errori nel flusso di progettazione automotive. L'università tecnica di Graz e il Virtual Vehicle Competence Center austriaco hanno presentato un lavoro riguardante la simulazione di reti FlexRay. La particolarità dell'approccio consiste nella possibilità di alternare diversi modelli per lo stesso componente, ad esempio un modello che consente di raggiungere alte velocità di simulazione e un altro più lento che però offre maggiore precisione. Un gruppo comprendente ricercatori di General Motors, della Scuola Superiore S. Anna di Pisa e dell'istituto israeliano Technion ha presentato un lavoro in cui la teoria delle decisioni denominata “info-gap” è stata utilizzata per valutare la robustezza delle “schedule” di una rete FlexRay nei confronti delle incertezze riguardanti il payload dei frame. La presenza di un margine di incertezza nei parametri di progetto deriva sostanzialmente dal fatto che l'attività di progettazione deve avere inizio prima che siano disponibili tutti i dettagli sul veicolo. Dalla Carnegie Mellon University giunge uno studio riguardante l'effetto dei vincoli posti da Autosar sull'impiego dei bus FlexRay, Can e Lin. La ricerca dimostra che Autosar consente di aumentare la percentuale di utilizzazione (schedulable utilization) dei bus. Il lavoro comprende anche alcune tecniche per l'analisi dei tempi di risposta di FlexRay, Can e Lin in ambiente Autosar.

Chip e sistemi automotive
Un gruppo comprendente ricercatori dell'Università di Pisa, di Austriamicrosystems (sede di Navacchio, Pisa) e della francese Valeo ha presentato il prototipo di un regolatore di tensione Cmos per gli alternatori dotato di funzionalità programmabili che consentono di ridurre i consumi e le emissioni. Il sistema comprende un circuito integrato contenente le parti ad alta tensione e un Fpga che realizza le funzioni programmabili. La soluzione proposta consente di ridurre il time-to-market del regolatore senza rinunciare a un perfetto adattamento alle esigenze di ogni veicolo. Ancora da ricercatori dell'università di Pisa e di Austriamicrosystems (sede di Navacchio, Pisa) giunge il prototipo di un regolatore di tensione Dc-Dc che soddisfa i requisiti delle applicazioni automobilistiche: capacità di sopportare tensioni di ingresso fino a 50 volt (un valore che la batteria può erogare in particolari condizioni), basso assorbimento di corrente in assenza di carico (25 microampere, solo 1,8 in standby), funzionamento nell'intera gamma di temperatura automotive. Il chip, destinato ai carichi che richiedono un'alimentazione a 5 volt, è stato realizzato con il processo 0.35 Hvcmos di Austriamicrosystems. Un gruppo di ricercatori messicani e portoghesi ha presentato un nuovo tipo di sensore per rilevare gli effetti dell'invecchiamento sui circuiti integrati utilizzati nelle applicazioni di sicurezza degli autoveicoli, prima che tali effetti si traducano in guasti. Il principale fenomeno legato all'invecchiamento è il Nbti (Negative Bias Temperature Instability), che riguarda principalmente i transistor Pmos e che porta a un aumento dei ritardi. Il monitoraggio di questo fenomeno può essere ottenuto integrando nel chip un sensore che misura i tempi di propagazione dei segnali su alcuni percorsi critici. Il lavoro presenta un nuovo tipo di sensore che occupa poco spazio sul chip e può essere programmato per diversi livelli di risoluzione. Dall'università di Tubinga e dal Forschungszentrum Informatik di Karlsruhe, infine, giunge il progetto di un sistema di visione artificiale per il riconoscimento dei segnali stradali, implementato in un Fpga tramite diversi core di elaborazione. I cartelli identificati vengono segnalati al guidatore tramite il display del cruscotto. Uno dei requisiti principali del sistema è il funzionamento in tempo reale, necessario per completare il riconoscimento prima che l'auto entri nel tratto di strada in cui vige la prescrizione indicata dal segnale stradale.

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