Virtualisierte Electric Control Units mit Renesas R-Car realisieren

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Klare Spielregeln von Anfang an

Neben der 3D-Grafik muss ein virtuelles Steuergerät noch weiteren Zugriff auf einzelne physikalisch vorhandene Ein- und Ausgabeeinheiten haben. Hier können mehrere Applikationen miteinander in Konflikt geraten. Der ECU-Architekt hat die Ressourcen auf die verschiedenen virtualisierten Geräte zu verteilen. Dabei ist es von Vorteil, wenn das gewählte SoC mehrere Einheiten für die gleiche Aufgabe bieten kann oder auch unabhängige Datenpfade. In jedem R-Car gibt es ausreichend Standardinterfaces wie UARTs oder USB, so dass hier eine statische Ressourcenallokation die bequemste Variante ist. Andere Beschleuniger, wie z. B. Videodecoder, sollten hingegen für maximale Flexibilität in einem Zeitmultiplex genutzt werden. Videoausgänge bieten unabhängige Darstellungsebenen, die sich verschiedenen virtualisierten Geräten zuordnen und dann zentral zu einem Bild zusammenfügen lassen (Bild 4).

All das muss von Anfang an zwischen den Lieferanten der Teilsysteme abgestimmt werden. Zudem ist es wichtig, dass der Zulieferer der Hardwaretreiber dieses Konzept auch unterstützt. Zum Beispiel können zwar verschiedene Videodarstellungsebenen die Datenpfade untereinander isolieren. Dennoch kann es nur einen zentralen Treiber geben, der das Setup des Videoausgangs sicherstellt. Im Falle des R-Car liefert Renesas die nötigen Gerätetreiber, die diese Aufteilung unterstützen.

Da nun verschiedene Teilsysteme in einer ECU vereint werden, verlagern sich deren Integrationstests ebenso in die ECU. Arbeiten, die traditionell beim Autohersteller am Ende der Fahrzeugentwicklung stattfinden, sind nun vom ECU-Architekten zu betreuen. Es ist spannend zu sehen, wie mit dieser Herausforderung in Zukunft umgegangen wird, ohne dass sich die langen Entwicklungszyklen weiter verlängern. Zukünftig ist der SoC-Hersteller verstärkt von Anfang an in diesen Prozess einzubinden. Reine Übernahmen von Produkten aus der Consumerwelt werden den hohen Entwicklungsstandards der Automobilindustrie im Hinblick auf Sicherheit nicht gerecht.

Der Lohn: Zukunftssicherheit

Wer diese Herausforderungen meistert, gewinnt ganz neue Freiheitsgrade. Im Falle des integrierten Cockpits kann der HMI-Designer nun Information vom Infotainmentbildschirm auf das zentrale Fahrerdisplay verschieben, wenn die Situation es erfordert. Damit lässt sich die rechenintensive Navigationskarte auf einer gemeinsamen Hardware generieren und bei einer Routenplanung im Fahrersichtfeld temporär anzeigen. In getrennten Systemen bräuchte man das doppelt. Heutige Verkabelungen zwischen den Geräten entfallen. Leistungsreserven müssen nur einmal vorgehalten werden und werden gleichmäßiger je nach Anwendungsfall abgerufen. Virtuelle Steuergeräte auf zentralen leistungsfähigen Servern bieten also ein erhebliches Einsparpotenzial, das es zu nutzen gilt.

Renesas bietet mit dem R-Car ein Konzept an, dass innerhalb einer Produktgeneration weit skalierbar und auch jeweils kompatibel mit der Nachfolgegeneration ist. Dadurch lässt sich die hohe Anfangsinvestition in virtualisierte Steuergeräte sehr schnell kompensieren. Der Lohn dieser Investition in zentrale Server-ECUs ist eine preisgünstige Leistungsreserve für zukünftige, heute noch ungeplante Funktionserweiterungen. Diese kann der Kunde auch während der Fahrzeuglebensdauer als ‚Over-the-Air‘-Update bekommen.

* Peter Fiedler ist Manager Automotive Engineering, Automotive Business Unit, bei Renesas Electronics Europe.

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