Lo standard Autosar è stato applicato all’interno di numerosi progetti, sia da parte di Oem che di fornitori di primo livello. Tuttavia, data l’ampiezza di questo standard e il suo impatto sulle infrastrutture e sui processi esistenti, nella maggior parte dei casi esso è stato adottato solo parzialmente. L’area della progettazione di reti è un esempio di contesto in cui l’approccio Autosar raccomanda un flusso di progettazione di tipo top-down, secondo il quale la communication matrix è un risultato dell’allocazione funzionale. Al contrario, è oggi frequente che la communication matrix imponga dei vincoli alle alternative accettabili durante l’allocazione funzionale. Ciò si concretizza sotto forma di una communication matrix fissa, che può eventualmente essere solo estesa ma non modificata, il che a sua volta porta a dover rinunciare ad una serie di opportunità in termini di function allocation, e ad un utilizzo meno efficiente delle reti di comunicazione. Le tipiche ragioni che motivano la scelta di una communication matrix prefissata sono legate a problematiche di configuration management, quali l’utilizzo delle stesse Ecu nei progetti di più veicoli, o la volontà di garantire la compatibilità delle Ecu come ricambi tra tutte le serie di un certo modello di automobile. In molti casi, inoltre, sia gli effettivi requisiti di timing dei segnali che le loro performance all’interno della rete sono più o meno ignoti, il che favorisce un mentalità del tipo “se funziona, meglio non toccare”, portando ad un’ulteriore contrazione delle opportunità di ottimizzazione. Ciononostante, vi sono spazi per un’attenta implementazione dei concetti dello standard Autosar sia durante il processo di sviluppo che durante la lavorazione, tali da consentire di ottenere una maggiore flessibilità della communication matrix, pur salvaguardando i fattori cautelativi menzionati.
Requisiti e analisi di timing
L’introduzione del modello di timing della release 4.0 di Autosar consente di descrivere il timing reale end-to-end, da sensore ad attuatore, sia a livello hardware che software. I vincoli di timing vengono descritti mediante segmenti di timing, con i quali si definiscono catene di eventi che possono coprire un percorso completo di segnale, oppure una catena di segnali. I vincoli di timing possono essere definiti, con diversa granularità, già dalla fase di sviluppo software. Attraverso il processo di mapping del software vengono poi definite le comunicazioni inter- e intra- Ecu tramite i relativi segnali (segnali di bus) sia interni che esterni, comprensivi delle rispettive direzioni. In Autosar ciò viene espresso attraverso i segnali di sistema ed il loro triggering. I segnali attraversano i diversi strati dell’architettura multilivello di Autosar, in cui ogni strato apporta il proprio contributo al timing complessivo. Una volta che le funzioni software sono distribuite tra le diverse Ecu, si possono derivare i vincoli di timing delle comunicazioni a partire dai requisiti di timing end-to-end. I vincoli di timing delle comunicazioni sono i requisiti di timing di ogni segnale per ogni segmento della rete, e costituiscono un input fondamentale per la progettazione della communication matrix.
Gestione del timing con Vsa Com Designer
Basandosi sullo standard Autosar, Mentor Graphics ha sviluppato un tool di progettazione Autosar: Volcano Vsa (Vehicle Systems Architect). Esso contiene specifiche funzionalità di supporto alla progettazione di reti, mediante la Toolbox Com Designer, integrata all’interno dell’ambiente Vsa. Numerosi editor specializzati – come il Signal-to-Frame Packer, o il Gateway Router - assistono il progettista di reti nella realizzazione delle svariate attività di progettazione, nonché nella gestione dei progetti più estesi. All’interno di Vsa Com Designer è presente un motore integrato di analisi, in grado di calcolare il peggior ritardo di comunicazione possibile tra il mittente ed il/i destinatario/i, nonché di confrontarlo con il relativo valore limite. Vsa Com Designer contiene inoltre funzionalità di supporto specifiche per le attività di progettazione dei gateway. In tutti i moderni autoveicoli, contenenti reti multiple, una importante sfida per l’ingegnere progettista di reti è costituita dalla appropriata configurazione dei gateway, capace di garantire che tutti i segnali siano disponibili ovunque sono necessari. Questo è un compito impegnativo, poiché vi sono migliaia di segnali e svariate reti, molte delle quali vincolate da stringenti requisiti di timing da rispettare. Vsa Com Designer supporta gli utenti in questa attività instradando automaticamente i segnali attraverso i gateway, e consentendo di specificare il tempo speso su ogni segmento di rete.
• Configuration Management - Un’altra delle grandi sfide presentate dalla progettazione di reti è sempre stata quella del configuration management. Come riuscire a garantire che le Ecu possano essere riutilizzate su diversi modelli di automobili, senza richiedere ulteriori impegni di sviluppo? O a garantire che la nuova versione di una Ecu possa anche essere utilizzata come ricambio per le serie precedenti dello stesso modello? La soluzione più semplice consiste nel mantenere una communication matrix comune e prefissata, uguale per tutti i modelli e non modificarla mai, semmai estenderla solamente. È evidente come questo sia tuttavia anche l’approccio più restrittivo, sia in termini di utilizzo della rete che, ancora di più, in termini di capacità di rilocazione delle funzionalità tra modelli differenti. Esistono tuttavia modi per aggirare queste problematiche e una soluzione in tal senso, basata su Autosar, è stata implementata in Vsa Com Designer.
• Separazione della Ecu e della sua configurazione di comunicazione - Autosar supporta la configurazione post-build delle Ecu, in entrambe le versioni dette rispettivamente "caricabile" e "selezionabile". In Vsa Com Designer, l’utente definisce un sistema in termini delle reti che lo compongono e delle Ecu che vi sono connesse. Ogni Ecu possiede una o più configurazioni di comunicazione, tra le quali l’utente deve scegliere quella da utilizzare per l’uso in un determinato sistema. Le Ecu possono quindi essere riutilizzate in sistemi diversi, utilizzando la stessa configurazione di comunicazione oppure una configurazione diversa.
• Controllare dove operare le variazioni - Un’altra possibilità da sfruttare è legata al fatto che le Ecu non presentano tutte un’identica sensibilità rispetto alle modifiche. In molti casi, è l’Oem stesso a fornire – parzialmente o completamente – il software per una o più Ecu, come ad esempio per un controller centrale del corpo vettura. Spesso si rivela molto meno costoso adattare una Ecu di questo tipo ad un diverso compito che, ad esempio, utilizzare una apposita unità di controllo frenata, sviluppata da un fornitore esterno. Questa opportunità può essere utilizzata dirigendo di proposito le modifiche verso l’Ecu più flessibile, eventualmente anche fino al punto di utilizzarla come elemento intermedio di “traduzione" tra due Ecu altrimenti incompatibili. Vsa Com Designer fornisce al progettista di reti l’opportuno supporto a questo tipo di operazioni, consentendogli di imporre che gli effetti delle modifiche abbiano impatto solo su un sottoinsieme delle Ecu, se necessario. Il modello di timing presente in Autosar costituisce la piattaforma su cui possono operare adeguati strumenti di supporto per gli ingegneri del settore automotive, tali da consentire loro la progettazione di reti che tengano in debita considerazione anche le problematiche di timing. Vsa Com Designer supporta tutte le attività necessarie per la progettazione, la verifica e l’ottimizzazione di tali reti.
