„ASIL-D ready“ IP-Cores: Daten im Auto in Echtzeit übertragen

Echtzeitfähige Kommunikation fürs Auto: Das Fraunhofer IPMS hat seine TSN-IP-Core-Familie für Fahrerassistenzsysteme um das Design LLEMAC-1G erweitert. Es erfüllt die höchste Sicherheitsstufe „ASIL-D ready“ nach der ISO-Norm-26262.

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Vom Spurhalteassistenten bis zum automatischen Notbremssystem: In modernen Fahrzeugen arbeiten zahlreiche Helfer, die kontinuierlich große Datenmengen verschicken. Die Assistenzsysteme verarbeiten immer mehr Daten, die in Echtzeit übertragen und nach Priorität sortiert werden müssen. Für diesen Zweck entwickelt das Fraunhofer IPMS echtzeitfähige IP-Cores für den Automotive-Bereich, die den Ethernet-Standard des Time Sensitive Networking erfüllen.

Ein solches IP-Design ist der LLEMAC-1G aus der „TSN IP Core“-Produktfamilie, der die höchste Sicherheitsstufe „ASIL-D ready“ nach der ISO-Norm-26262 erfüllt. Die Norm spezifiziert die Sicherheitsanforderungen an elektronische Systeme auf besondere Anforderungen im Automobilbereich, damit Hardwareausfälle verhindert oder unter Kontrolle gebracht werden können.

Vorzertifizierte IP-Cores vereinfachen Zulassungsprozess

Die Verwendung der vorzertifizierten IP-Cores erleichtert laut Fraunhofer IPMS den Zulassungsprozess des Gesamtsystems, da für diese Komponenten relevante Dokumente wie die FMEDA (Failure Mode and Effects Analysis) oder ein Safety Manual sowie zusätzliche implementierte und getestete Sicherheitsfeatures bereits vorliegen. Mit der TSN-IP-Core-Familie sollen Entwickler hoch-sicherheitsrelevante elektronische Systeme für den Automotive-Bereich echtzeitkritisch, sicher und zuverlässig umsetzen können.

Damit sei maximale funktionale Sicherheit für die Systementwicklung im Fahrzeug garantiert. Die TSN IP Cores können durch eine 32-Bit Controller-Schnittstelle (8 Bit und 16 Bit, ein AXI4 Stream Interface, sowie AMBA APB und AHB optional) und voll-synchrone Beschreibung, flexibel in einzelne Steuergeräte oder integrierte Schaltkreise – etwa in einem System-on-Chip (SoC) oder Field Programmable Gate Array (FPGA) – implementiert werden.

Klassische Feldbussysteme sind mit der zunehmenden Datenflut überfordert

„Da in modernen Fahrzeugen immer mehr Daten parallel übertragen werden, stoßen klassische Feldbussysteme wie CAN oder LIN an ihre Grenzen“, erläutert Marcus Pietzsch, Gruppenleiter am Fraunhofer IPMS. Bei der Datenübertragung im Fahrzeug sei eine Priorisierung der Informationen wichtig: Läuft etwa ein Mensch vor das Auto, muss dieses in der Lage sein, schnell zu reagieren. Sensoren, die die Umgebung des Fahrzeugs erkennen, müssen ersichtlich unbedingt Vorrang haben.

Die TSN IP Cores würden es ermöglichen, eine gemeinsame hoch präzise Zeitbasis im gesamten Netzwerk zu etablieren. Dies bilde die Grundlage dafür, wichtige Daten in Echtzeit, deterministisch, mit garantierter Bandbreite und minimaler Latenz zu übertragen: ein Meilenstein für die Entwicklungen von Datenschnittstellen. „Zahlreiche Kunden aus dem Automotive-Bereich haben die IP-Designs des Fraunhofer IPMS bereits erfolgreich in Verwendung“, freut sich Pietzsch.

Die aktuellen Entwicklungen des Fraunhofer IPMS erweitern dessen bereits bestehende Palette an IP-Designs für die industrielle Kommunikation im Automotive-Bereich. Das Fraunhofer IPMS und Entwicklungspartner CAST vertreiben die IP Cores für ASIC und FPGA-Design gemeinsam. Der SGS TÜV Saar ist der Zertifizierungspartner für IP Cores des Fraunhofer IPMS aus dem Automotive Bereich.

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