Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Járműipari szoftverrendszerek a gyakorlatban

    A tantárgy angol neve: Vehicle Software Systems in Practice

    Adatlap utolsó módosítása: 2015. március 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnökinformatikus szak           

    Villamosmérnöki szak           

    Szabadon választható tantárgy           

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUAV79   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Tevesz Gábor, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Intézet:

    Dr. Tevesz Gábor

    egyetemi docens

    AUT

    Szabó Zoltán

    mérnöktanár

    AUT

    Dr. Gianone László

    csoportvezető

    Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.

    Gáspár András

    vezető fejlesztő

    Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Mikrokontrollerek és egységeik, beágyazott szoftver rendszerek, C programozási nyelv

     
    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:

    Mikrokontroller alapú rendszerek

    7. A tantárgy célkitűzése

    A járműipari beágyazott rendszereket irányító szoftvereknek alapvetően kétfajta követelményrendszernek kell megfelelniük. Egyrészt egy erőforrások szempontjából korlátozott, tipikusan mikrokontroller alapú platformon kell működniük, azaz különös gondot kell fordítani a tervezésben és implementálásában a kód optimális voltára. Másrészt a járműipari környezetben megvalósítandó funkcióknak, irányító rendszereknek biztonságos, hibatűrő alkalmazásoknak kell lenniük.

    A tárgy célja, hogy valós ipari környezetből vett gyakorlati példákon (a tematikában dőlt betűvel jelölt témák) keresztül mutassa be a hallgatóknak a járműipari szoftverfejlesztésben adódó feladatok néhány megoldását, fejlessze a szükséges tervezési, implementálási és ellenőrzési ismeretekhez szükséges gondolkodásmódot.

     
    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. hét: Bevezetés a járműipari beágyazott rendszerekbe
    Egy mai személy- ill. tehergépjármű vezérlőegységei és azok hálózata, a vezérlőegységek által megvalósított funkciók, a vezérlőegységek közötti kommunikáció. A jelen kihívásai, és aktuális fejlődési irányok. Egy járműipari funkció - vontatmány felborulás gátló funkciójának – bemutatása és a megoldandó feladatok tárgyalása.
    2. hét: A jármű vezérlőegysége
    A vezérlőegység blokkvázlata, részegységeinek bemutatása. A vezérlőegység funkciói és üzemállapotai. Autóipari mikrokontrollerek, alkalmazott memóriák típusai, kommunikációs protokollok típusai.
    3. hét: Járműipari funkciók tervezési sajátossága - Üzembiztonság
    Megbízhatóság. A biztonság és rendelkezésre állás közötti különbség. Rizikóanalízis, biztonsági célok, Funkcionális biztonsági koncepció. Biztonsági követelmények figyelembe vétele. Biztonsági mechanizmusok, diagnosztikai lefedettség. FMEDA bemutatása egyszerű szelepvezérlő áramkört elemző számpéldán keresztül.
    4. hét: Járműipari funkciók tervezési sajátossága – Üzembiztonság – Szoftvertervezés
    Biztonsági követelményeket figyelembe vevő szoftvertervezési szempontok. A hibakezelés folyamatának szoftveres megvalósítása. A fékrendszer tárgyalása. Üzemmód váltás bemutatása a kipörgésgátló, és a hill-start-aid funkciókon keresztül. On-line, off-line diagnosztika. A hibalámpa, a heart beat elv.
    5. hét: Megvalósítandó biztonsági mechanizmusok
    Funkció és biztonságos üzem együttes tervezése. Redundancia a jármű elektronikus vezérlőegységében. Redundáns funkciók, hardveres redundanciák. Mikrokontroller és watchdog, 1.5 és 2 mikrokontrolleres struktúrák. Duplázott táp. Beavatkozók státuszjelei és azok biztosítása, biztonsági kapcsolók és azok biztosítása. A redundancia szerepének konkrét bemutatása a szelepvezérlő áramkör redundáns felépítésén keresztül. Redundancia a szoftverben: Különböző részleges és teljes redundanciák és alkalmazásuk. Jelek, változók védelme.
    6. hét: Hibadetektálás
    A korábbi példák után a vezérlőegység részegységeire és hozzá kapcsolódó lehetséges perifériákra vonatkozó különböző hibadetektálási algoritmusok: szenzorok ellenőrzése, beavatkozók ellenőrzése, plauzibilitásvizsgálatok. Az ESP érzékelőihez kapcsolódó plauzibiltásvizsgálat elve. Kommunikációs csatornák meghibásodási fajtái és kezelésük. Adatvesztés, időtúllépés, adatintegritás, lebegés jelenségek tárgyalás és kezelése. T ciklusidővel küldött jel T ciklusidejű taszkban való fogadásának problémája.
    7. hét: Hibadetektálás - a mikrokontroller öndiagnosztikája
    A CPU, a különféle memóriák és a belső perifériák tesztjei, ellenőrzés a "másik" intelligencia segítségével. Tesztek bekapcsolás után (POST). Memóriatesztelő "marching" algoritmusok. Tesztek futásidőben.
    8. hét: 1. zárthelyi dolgozat
    9. hét: Járműipari szoftver programozási szempontjai
    Optimális erőforrás használat, áttekinthetőség, karbantarthatóság, rugalmas konfigurálhatóság, hordozhatóság 5-ös szempontrendszere. A rugalmas konfiguráció megvalósításának módjai.
    10. hét: Járműipari szoftver struktúrája
    A kód felosztása a memóriában. Üzemállapotok: A vezérlőegység indítása és leállítása, speciális üzemállapotok. OS-Applikációk. A szoftver rétegei. Autosar struktúra.
    11. hét: Operációs rendszer
    Az autóipari operációs rendszerek sajátosságai. OSEK. Autosar OS. MPU használata.
    12. hét: Speciális üzemállapotok
    Járműdiagnosztika célja, legfontosabb diagnosztikai funkciók áttekintése. NVRAM adatok kezelése kikapcsolási késleltetéssel és anélkül. Szerviztámogatás: diagnosztikai funkciók, authentikáció, szoftverletöltés, EOL parametrizálás. Gyártástámogatás: gyártás menete, gyártási teszt és függetlenségének biztosítása. Variáns fogalma. Variánsok a gyakorlatban.
    13. hét: Termék
    Hogyan lesz valamiből termék? Variánskezelés. Fejlesztőkörnyezet: fordítók, kódgenerátorok, szoftverfejlesztési segédszoftverek és azok hibáinak kezelése. Kódanalízis: MISRA megfelelőség, Polyspace, kód metrikák. Tesztelési folyamatok áttekintése. Tesztlefedettség metrikák. Tesztesetek implementálása és GCC/GCOV-val a tesztlefedettség kiértékelése.
    14. hét: 2. zárthelyi dolgozat

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    A tárgy anyaga előadásokon kerül ismertetésre, az elméletet esettanulmányok során keresztül mutatja be. Az előadásokon kívül a hallgatókkal egyezetett időpontban látogatást szervezünk a Knorr-Bremse budapesti fejlesztőintézetébe, ahol a hallgatók a járműipari fejlesztés valós környezetével és eszközeivel megismerkedhetnek. A látogatáson a részvétel ajánlott, de nem kötelező. 

    10. Követelmények

    a.              A szorgalmi időszakban:     két zárthelyi
    b.             A vizsgaidőszakban:            -
    c.              Elővizsga:                            -

    A félévközi jegy megszerzésének feltétele mindkét zárthelyi elfogadható (legalább elégséges szintű) megoldása. A félévközi jegy a két zárthelyi pontszámának összege alapján kerül megállapításra. 

    11. Pótlási lehetőségek

    A két zárthelyi közül az egyikhez a TVSZ előírásai szerint a szorgalmi és/vagy a pótlási időszakban pótlási lehetőséget (pót zh), és ismételt pótlási lehetőséget (pót-pót zh) biztosítunk.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Órák előtt és után, valamint a számonkérésekhez kapcsolódóan egyeztetés szerint.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Az oktatók által készített prezentációk, segédletek.

    Reif, Konrad (2011) "Bosch Autoelektrik und Autoelektronik. Bordnetze, Sensoren und elektronische Systeme"

    Avižienis, et al. (2004) "Basic concepts and taxonomy of dependable and secure computing"

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra

    28

    Félévközi készülés órákra

    14

    Felkészülés zárthelyire

    18

    Házi feladat elkészítése

    0

    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

    0

    Vizsgafelkészülés

    0

    Összesen

    60

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Tevesz Gábor

    egyetemi docens

    AUT

    Szabó Zoltán

    mérnöktanár

    AUT

    Dr. Gianone László

    csoportvezető

    Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.

    Gáspár András

    vezető fejlesztő

    Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.