Automobiles Betriebssystem COQOS verbindet Infotainment und AUTOSAR

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Micro-Operating-System als Herzstück der Architektur

Natürlich bestehen neben den selbstdefinierten neuen auch bekannte Anforderungen an COQOS, wie On/Off-Verhalten, Diagnosefähigkeit etc.. Dass durch die Virtualisierung der Bedarf an Systemressourcen nur sehr gering ansteigen sollte, war Selbstverständnis der Entwicklung. Um alle diese Anforderungen zu erfüllen, werden die für den jeweiligen Einsatzfall benötigten AUTOSAR-Module mit einem Micro-Operating-System verschmolzen, das auch einen Virtualisierungs-Layer anbietet. Dieses Micro-Operating-System bringt bereits grundlegende Mechanismen zur sicheren Gestaltung des Gesamtsystems, wie Memory- und Timing-Protection, mit und bedient damit sowohl Aspekte der Funktionssicherheit (Safety) als auch der Angriffssicherheit (Security).

Integration der Infotainment in die Fahrzeuginfrastruktur

Während die automobile Welt mit AUTOSAR weit gehend definiert ist, war die Infotainment-Welt in bisherigen Systemen noch relativ ungeklärt. Weit verbreitet in aktuellen Systemen ist derzeit QNX, aber es gibt auch bereits Ansätze auf der Basis von Linux Embedded oder Windows Automotive.

QNX kommt als typisches Embedded-Betriebssystem eher aus dem industriellen Bereich und bedingt einen hohen Entwicklungsbedarf bei der Einbindung von Funktionen der Unterhaltungselektronik. Windows und Linux entstammen der Unterhaltungselektronik und bringen daher alle dort bereits genutzten Schnittstellen und Technologien wie WiFi oder 3-D-Grafik mit.

Die Vorteile bestehender Systeme bleiben erhalten

Bei der Integration in die Fahrzeuginfrastruktur ist jedoch ein erheblicher Entwicklungsaufwand zu betreiben. Dies wird jeden Funktionsentwickler im Automobil-Umfeld vor Probleme stellen. COQOS verbindet bestehende Infotainment-Betriebssysteme mit einer standardkonformen AUTOSAR-Basissoftware. Durch die Funktionsteilung der beteiligten Komponenten werden damit die Vorteile der bestehenden Systeme erhalten. So erfüllen die AUTOSAR-Module die Spezifikation, sind deshalb für alle automotiven Applikationen einsetzbar und bieten ein tool-basiertes konfigurierbares RTE als Funktionsschnittstelle an.

Im Infotainment-Bereich kann auf am Markt verfügbare Betriebssysteme zurückgegriffen werden, spezielle Arbeiten zur Anpassung an das automobile Environment sind nicht erforderlich, Funktionen können auf den vorhandenen Applikationsschnittstellen implementiert werden. Darüber hinaus enthält COQOS als zusätzliches Modul ein Micro-Operating-System, das die Virtualisierungsschicht für das Infotainment-System bereitstellt und damit das sichere und unabhängige Nebeneinander auf einer gemeinsamen Hardware-Plattform erst ermöglicht.

Implementierung auf Linux bietet zahlreiche Vorteile

Die erste COQOS-Implementierung basiert auf Linux, um einem möglichst breiten Spektrum von aus Mobiltelefonen und Unterhaltungselektronik bekannten Funktionsanbietern einen einfachen Zugang zu ermöglichen. Außerdem bietet Linux viele weitere Vorteile für die Entwicklungsarbeiten, wie die freie Zugänglichkeit des Source Codes, vielfältig verfügbare Entwicklungsumgebungen etc. In späteren Implementierungen wird auf Kundenwunsch auch der Einsatz anderer Infotainment-Betriebssysteme möglich sein.

Modularer Software-Baukasten für eine Vielzahl verschiedener Lösungen

COQOS wurde als Software-Baukasten konzipiert und basiert auf mehreren Modulen, auf deren Basis die jeweilige Lösung konzipiert werden kann. Um eine Vorstellung von der Vielzahl der Lösungen zu geben, seien hier einige Beispiele genannt:

• AUTOSAR-Basissoftware: Natürlich ist der Einsatz des Baukasten auch ohne Infotainment-Komponenten möglich. Im Gegensatz zu anderen Systemen bringt COQOS als AUTOSAR-Basissoftware nach AUTOSAR 3.1 die verschiedenen aufgeführten Sicherungsmechanismen mit.
• Anbindung bestehender, komplexer, nicht AUTOSAR-konformer Funktionen an AUTOSAR: Viele Automobilhersteller haben während der Entwicklung von AUTOSAR Funktionen entwickelt, die nicht ohne weiteres an den Standard angepasst werden können. Andere Funktionen wurden bereits standardkonform entwickelt und erwarten ein RTE als Systemschnittstelle. Will man nun beide Funktionen kombinieren, ohne eine Neuentwicklung zu starten, müsste man zwei Steuergeräte einsetzen und über einen geeigneten Bus, meist CAN, miteinander verbinden. COQOS erlaubt jedoch die Kombination auf einer gemeinsamen Hardware, da die Nicht-AUTOSAR-Funktion auf der Virtualisierungsschicht integriert werden kann.
• Digitales Kombiinstrument:Die starke Integration zu den Fahrzeugfunktionen wird über AUTOSAR gelöst. Gleichzeitig benötigt man aus der Infotainment-Welt ein hochwertiges, digitales Display, das angesteuert werden kann.
• Infotainment in einer AUTOSAR-Umgebung: Diese Konfiguration lieferte die Grundidee für COQOS und wurde bereits ausführlich diskutiert. COQOS kombiniert zwei Software-Systeme mit unterschiedlichen, nicht funktionalen Anforderungen, trennt sie sicher und ermöglicht dabei die gezielte und gesteuerte Kommunikation. Die Leistungsfähigkeit moderner Embedded-Prozessoren kann voll ausgeschöpft werden, es können durch sinnvolle Funktionszuordnung Steuergeräte im Gesamtsystem eingespart werden.

Auf Wiederverwendbarkeit ausgelegtes System

Neben diesen drei wichtigen Lösungsansätze auf der Basis von COQOS sind weitere im Entstehen. Durch die Gestaltung des Entwicklungsprozesses, die Partitionierung der Software-Architektur und einen hohen Qualitätsanspruch wurde das System auf Wiederverwendbarkeit ausgelegt. Durch stabile, auf Standards beruhende Applikationsschnittstellen wird die Integration immer neuer Funktionen bereits innerhalb kurzer Entwicklungszeiten möglich. COQOS gewährleistet über verschiedenste Fahrzeuge hinweg eine stabile Systembasis und erlaubt damit die Konzentration auf das Wesentliche, auf die Entwicklung neuer, aufregender und dabei bezahlbarer Funktionen in den Fahrzeugen der nächsten Generationen.

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