Software do auta

Článek o tom, co je to software moderního automobilu. Vlastnosti softwaru, procesů a technologií. Na konci článku – zajímavé video o 5 životně důležitých hackech pro vaše auto!

Obsah recenze:

Žádné elektronické auto si nelze představit bez elektronického plnění, které vyžaduje složitý software. Při řízení automobilu téměř nepřemýšlíme o tom, jaké procesy v něm probíhají – neexistuje monitor jako počítač, což znamená, že akce programů není vizualizována, jako by neexistovaly. Ale oni jsou.

Vlastnosti softwaru automobilu

Software do auta

Moderní software pro vaše auto je velmi spolehlivý, s poruchovostí zařízení pouze jeden z milionu operací v průběhu roku, a pak jako výjimka.

Nyní v každém automobilu existuje několik elektronických řídicích jednotek (ECU) – elektronická řídicí jednotka, ECU, které vzájemně spolupracují prostřednictvím elektronické sítě automobilu.
Interakce mezi těmito bloky se provádí díky architekturám sběrnic, kterými jsou sada řadičů – CAN, síť řídicích oblastí, stejně jako speciální síť určená k přenosu informací ze speciálních digitálních zařízení – MOST, systémy zaměřené na média trans, FIexRay , jakož i systém místního propojení (LIN).

Pokud porovnáme uvedené sběrnice s Ethernetem, který je určen pro PC, fungují se sníženou rychlostí, protože množství dat zpracovávaných v automobilech je malé. Toto minimální množství informací by však mělo být zpracováno doslova během několika milisekund.

Jak počet ECU roste, musí vývojáři vytvářet sofistikované struktury automobilových sítí, které vyžadují složitější struktury. Zvažme hlavní rozdíl mezi automobilovým softwarem a digitálními technologiemi pro jiné účely.

  • Spolehlivost – systémové programy automobilu v poměrně složité síti ECU po celou dobu používání by měly fungovat co nejspolehlivěji;
  • Bezpečnost prováděných funkcí – ESC a brzdový systém musí fungovat bezchybně, a to již znamená docela vážné požadavky na software a na samotný proces jejich vývoje;
  • Rychlost interakce – okamžitá reakce elektronických součástek automobilu (až do milisekund) je nemožná bez speciální softwarové architektury a pokročilých operačních systémů;
  • Robustní architektura – software vozidla musí maximalizovat elektromagnetickou kompatibilitu a odolávat účinkům zkreslených signálů;
  • Komunikace uzlů elektronicko-mechanického cyklu.

Pozor: Za žádných okolností by se ECU neměla během provozu restartovat!

Hlavní součásti ECU

Software do auta

ECU je poměrně složitá deska se stovkami dalších prvků kromě mikrokontroléru. Pojďme se podívat na hlavní podrobnosti.

  1. Analogově-digitální převodník (ADC) – toto zařízení je navrženo k odečítání údajů z určitých automobilových senzorů, včetně senzoru kyslíku. Faktem je, že procesor je schopen vnímat pouze digitální hodnoty a například indikátor kyslíku produkuje pouze elektrické signály s napětím od 0 do 1,1 V. ADC převádí tato data na desetibitové binární číslo, aby jim procesor porozuměl.
  2. Driver je program určený k ovládání digitálního zařízení převodem signálů.
  3. Digitálně analogový převodník (DAC) – Poskytuje analogové signály ke spuštění určitých komponent motoru vozidla.
  4. Komunikační čip – Tyto čipy umožňují implementaci široké škály komunikačních standardů ve vozidle. Ve výrobě existuje několik takových standardů, ale nejběžnější z nich je CAN – Controller-Area Networking. Poskytuje rychlost 500 k / bit za sekundu, což je extrémně nutné pro moduly, které provádějí až stovky operací za sekundu.

Procesy a technologie

Software do auta

Od zavedení prvního softwaru pro automobily se hodně změnilo. Pokud zpočátku mohl software ovládat pouze jeden výrobce, nyní je to téměř nemožné.

Zpočátku, v minulém století, byl assembler používán jako software. Jazyk Xi se začal šířit v 90. letech. Robert Bosch a mnoho dalších prodejců začalo vyvíjet software pomocí Mathlab / Simulink a ASCET (řídicí a simulační technologie).

Sběrnicové systémy CAN činí software vozidla poměrně složitým. Důvodem je, že nevylučují interakce mezi programy různých ECU. Moderní luxusní vozy mohou obsahovat složitou síť 80 ECU s celkovým počtem až 100 milionů řádků kódu.

Vzhledem k tomu, že se software neustále komplikuje, je třeba vylepšovat strojírenské technologie. Proto se v průmyslu neustále objevují paralelní technické a organizační procesy pro vědomí nového softwaru.
Jednou z hlavních podmínek outsourcingu se také stávají technická řešení na úrovni procesů a architektury. V souvislosti s touto okolností začala společnost Bosch od začátku 90. let minulého století dávat stranou určitý vývoj.

V současné době pracuje na softwaru pro automobily několik sdružení distribuovaných po celém světě. A tento druh činnosti se stal docela optimálním pro podnikání.

Správa motoru

Software do auta

Mezinárodní předpisy o otázkách životního prostředí vyžadují snížení spotřeby paliva vozidel a odpovídající snížení znečištění životního prostředí. To znamená, že existuje pobídka ke zlepšení převodovky, aby se zajistila optimální doba vstřikování a zapalování.

Například moderní vznětové motory jsou schopné vstřikovat minimální množství paliva sedmkrát za zdvih. A to je u čtyřválcového motoru, který vyvíjí otáčky až 1800 ot / min, to je 420krát za sekundu. To vše vyžaduje nové softwarové funkce a sofistikovanější řídicí algoritmy, aby se minimalizovaly jakékoli odchylky.

Potřeba snižovat škodlivé emise vyžaduje aktualizované technologie a metody pro zajištění provozu. Proto doplnění konvenčních spalovacích motorů bude v budoucnu vlastnit lví podíl na automobilovém trhu elektromotory a smíšené konstrukce. Kromě toho vzroste potřeba alternativních paliv a hlavní pákou pro řešení těchto výzev bude software.

Řídicím centrem přenosu vozidla je řídicí modul motoru. Moderní moduly mají více než 2 megabajty digitální paměti a pracují s frekvencí až 160 MHz. To zahrnuje programy až do 300 tisíc řádků kódu.

Standardizace

Software do auta

Při vývoji moderních digitálních programů pro automobily je jasně zohledněna specifičnost požadované ECU: software přímo interaguje s určitým vybavením. S neustálým zvyšováním počtu ECU automobilů se recyklace softwaru stává prioritou. Proto je v takové situaci vhodné hovořit o standardizaci.

V roce 2003 vytvořili dodavatelé a výrobci Automotive Open System Architecture (Autosar). Účelem organizace je plnit společný standard a jednotné technologie. Dnes toto sdružení zahrnuje více než 150 organizací, které společně vyvíjejí novou strukturu ECU, základní software a vše potřebné k vytvoření funkčního softwaru.

Tento druh interakce zahrnuje vytváření uzlů, které jsou nezávislé na hardwaru. To umožňuje dodavatelům a výrobcům vyměňovat si vzory a také je opakovaně používat na široké škále ECU.

Struktura Autosar se skládá z několika abstraktních vrstev, ve kterých je software oddělen od hardwaru. Úplně nahoře je aplikační software, který implementuje všechny aplikované aktivity. Níže je uveden základní nominální software. Zaručuje požadovanou abstrakci od hardwaru, stejně jako se to děje například v osobním počítači. Autosar Runtime Environment zpracovává komunikaci v ECU.

Technologie Autosar obsahuje všechny potřebné výměnné formáty a šablony, které se používají jak pro generování a konfiguraci infrastruktury, tak pro její popis.

Nejběžnější v moderním automobilovém průmyslu jsou (vysokorychlostní) ethernetové sběrnice. Spolehlivě podporují komunikaci mezi ECU i nové možnosti, včetně bezpečnosti.
Nejrůznější informace jsou kvalitativně analyzovány za účelem vytvoření objektivního modelu prostředí, které umožňuje vytvořit nové možnosti, které v extrémních případech podporují řidiče.

Například řidič byl během jízdy rozptylován spolujezdcem. V tomto případě aplikace detekuje brzdění vozidla jedoucího vpředu, poté varuje řidiče nebo sama aktivuje brzdění. Mimochodem, řidič se nemusí ani okamžitě dozvědět o přítomnosti takového softwaru, dokud se nedostane do nebezpečné polohy.

Závěr

V moderním automobilovém průmyslu dnes existují předpoklady pro další vědeckou a technologickou revoluci v oblasti vývoje softwaru, protože digitální technologie a možnosti spotřební elektroniky se začínají stále více využívat. Není daleko doba, kdy se automobily začnou připojovat k internetu prostřednictvím všech pevných a mobilních zařízení. Zároveň se zvýší role svobodného softwaru pro řešení praktických problémů.

5 nezbytných životních hacků pro auto – ve videu: