Automotive Software Engineering - Grundlagen, Prozesse, Methoden und Werkzeuge effizient einsetzen

Zur Bedeutung von Software im Automobil

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung und Uberblick

1.1 Das System Fahrer-Fahrzeug-Umweit

1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise elektronischer Systeme

1.1.2 Elektronische Systeme des Fahrzeugs und der Umwelt

1.2 Überblick über die elektronischen Systeme des Fahrzeugs

1.2.1 Elektronische Systeme des Antriebsstrangs

1.2.2 Elektronische Systeme des Fahrwerks

1.2.3 Elektronische Systeme der Karosserie

1.2.4 Multi-Media-Systeme

1.2.5 Verteilte und vernetzte elektronische Systeme

1.2.6 Zusammenfassung und Ausblick

1.3 Überblick über die logische Systemarchitektur

1.3.1 Funktions- und Steuergeratenetzwerk des Fahrzeugs

1.3.2 Logische Systemarchitektur fiir Steuerungs-ZRegelungs- und Uberwachungssysteme

1.4 Prozesse in der Fahrzeugentwicklung

1.4.1 Uberblick iiber die Fahrzeugentwicklung

1.4,2 Uberblick iiber die Entwicklung von elektronischen Systemen

1.4.3 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software

1.4.4 Unterstiitzungsprozesse zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software

1.4.5 Produktion und Service von elektronischen Systemen und Software

1.5 Methoden und Werkzeuge fiir die Entwicklung von Software für elektronische Systeme

1.5.1 Modellbasierte Entwicklung

1.5.2 Integrierte Qualitatssicherung

1.5.3 Reduzierung des Entwicklungsrisikos

1.5.4 Standardisierung und Automatisierung

1.5.5 Entwicklungsschritte im Fahrzeug

2 Grundlagen

2.1 Steuerungs- und regelungstechnische Systeme

2.1.1 Modellbildung

2.1.2 Blockschaltbilder

2.2 Diskrete Systeme

2.2.1 Zeitdiskrete Systeme und Signale

2.2.2 Wertdiskrete Systeme und Signale

2.2.3 Zeit- und wertdiskrete Systeme und Signale

2.2.4 Zustandsautomaten

2.3 Eingebettete Systeme

2.3.1 Aufbau von Mikrocontrollem

2.3.2 Speichertechnologien

2.3.3 Programmierung von MikrocontroUern

2.4 Echtzeitsysteme

2.4.1 Festlegung von Tasks

2.4.2 Festlegung von Echtzeitanforderungen

2.4.3 Zustande von Tasks

2.4.4 Strategien fiir die Zuteilung des Prozessors

2.4.5 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen

2.4.6 Interaktion zwischen Tasks

2.5 Verteilte und vernetzte Systeme

2.5.1 Logische und technische Systemarchitektur

2.5.2 Festlegung der logischen Kommunikationsbeziehungen

2.5.3 Festlegung der technischen Netzwerktopologie

2.5.4 Festlegung von Nachrichten

2.5.5 Aufbau der Kommunikation und des Netzwerkmanagements

2.5.6 Strategien fiir die Zuteilung des Busses

2.6 Zuverlassigkeit, Sicherheit, Uberwachung und Diagnose von Systemen

2.6.1 Grundbegriffe

2.6.2 Zuverlassigkeit und Verfiigbarkeit von Systemen

2.6.3 Sicherheit von Systemen

2.6.4 Uberwachung und Diagnose von Systemen

2.6.5 Aufbau des Uberwachungssystems elektronischer Steuergerate

2.7 Zusammenfassung

3 Unterstutzungsprozesse zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software

3.1 Grundbegriffe der Systemtheorie

3.2 Vorgehensmodelle und Standards

3.3 Konflgurationsmanagement

3.3.1 Produkt und Lebenszyklus

3.3.2 Varianten und Skalierbarkeit

3.3.3 Versionen und Konfigurationen

3.4 Projektmanagement

3.4.1 Projektplanung

3.4.2 Projektverfolgung und Risikomanagement

3.5 Lieferantenmanagement

3.5.1 System- und Komponentenverantwortung

3.5.2 Schnittstellen fiir die Spezifikation und Integration

3.5.3 Festlegung des firmenubergreifenden Entwicklungsprozesses

3.6 Anforderungsmanagement

3.6.1 Erfassen der Benutzeranforderungen

3.6.2 Verfolgen von Anforderungen

3.7 Qualitatssicherung

3.7.1 Integrations- und Testschritte

3.7.2 MaBnahmen zur Qualitatssicherung von Software

4 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software

4.1 Anforderungen und Randbedingungen

4.1.1 System- und Komponentenverantwortung

4.1.2 Abstimmung zwischen System- und Software-Entwicklung

4.1.3 Modellbasierte Software-Entwicklung

4.2 Grundbegriffe

4.2.1 Prozesse

4.2.2 Methoden und Werkzeuge

4.3 Analyse der Benutzeranforderungen und Spezifikation der logischen Systemarchitektur

4.4 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur

4.4.1 Analyse und Spezifikation steuerungs- und regelungstechnischer Systeme

4.4.2 Analyse und Spezifikation von Echtzeitsystemen

4.4.3 Analyse und Speziflkation verteilter und vernetzter Systeme

4.4.4 Analyse und Spezifikation zuverlassiger und sicherer Systeme

4.5 Analyse der Software-Anforderungen und Spezifikation der Software-Architektur

4.5.1 Spezifikation der Software-Komponenten und ihrer Schnittstellen

4.5.2 Spezifikation der Software-Schichten

4.5.3 Spezifikation der Betriebszustande

4.6 Spezifikation der Software-Komponenten

4.6.1 Spezifikation des Datenmodells

4.6.2 Spezifikation des Verhaltensmodells

4.6.3 Spezifikation des Echtzeitmodells

4.7 Design und Implementierung der Software-Komponenten

4.7.1 Berucksichtigung der geforderten nichtfunktionalen Produkteigenschaften

4.7.2 Design und Implementierung des Datenmodells

4.7.3 Design und Implementierung des Verhaltensmodells

4.7.4 Design und Implementierung des Echtzeitmodells

4.8 Test der Software-Komponenten

4.9 Integration der Software-Komponenten

4.9.1 Erzeugung des Programm- und Datenstands

4.9.2 Erzeugung der Beschreibungsdateien

4.9.3 Erzeugung der Dokumentation

4.10 Integrationstest der Software

4.11 Integration der Systemkomponenten

4.11.1 Integration von Software und Hardware

4.11.2 Integration von Steuergeraten, SoUwertgebern, Sensoren und Aktuatoren

4,12 Integrationstest des Systems

4.13 Kalibrierung

4.14 System- und Akzeptanztest

5 Methoden und Werkzeuge in der Entwicklung

5.1 Offboard-Schnittstelle zwischen Steuergerat und Werkzeug

5.2 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur

5.2.1 Analyse und Speziflkation steuerungs- und regelungstechnischer Systeme

5.2.2 Analyse und Speziflkation von Echtzeitsystemen

5.2.3 Analyse und Speziflkation verteilter und vernetzter Systeme

5.2.4 Analyse und Spezifikation zuverlassiger und sicherer Systeme

5.3 Speziflkation von Software-Funktionen und Validation der Speziflkation

5.3.1 SpeziHkation der Software-Architektur und der Software-Komponenten

5.3.3 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Blockdiagrammen

5.3.4 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Entscheidungstabellen

5.3.5 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Zustandsautomaten

5.3.6 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Programmiersprachen

5.3.7 Spezifikation des Echtzeitmodells

5.3.8 Validation der Spezifikation durch Simulation und Rapid-Prototyping

5.4 Design und Implementierung von Software-Funktionen

5.4.1 Beriicksichtigung der geforderten nichtfunktionalen Produkteigenschaften

5.4.2 Design und Implementierung von Algorithmen in Festpunkt- und Gleitpunktarithmetik

5.4.3 Design und Implementierung der Software-Architektur

5.4.4 Design und Implementierung des Datenmodells

5.4.5 Design und Implementierung des Verhaltensmodells

5.5 Integration und Test von Software-Funktionen

5.5.1 Software-in-the-Loop-Simulationen

5.5.2 Laborfahrzeuge und Priifstande

5.5.3 Experimental-, Prototypen- und Serienfahrzeuge

5.5.4 Design und Automatisierung von Experimenten

5.6 Kalibrierung von Software-Funktionen

5.6.1 Arbeitsweisen bei der Offline- und Online-Kalibrierung

5.6.2 Software-Update durch Flash-Programmierung

5.6.3 Synchrones Messen von Signalen des MikrocontroUers und der Instrumentierung

5.6.4 Auslesen und Auswerten von Onboard-Diagnosedaten

5.6.5 Offline-Verstellen von Parametern

5.6.6 Online-Verstellen von Parametern

5.6.7 Klassifizierung der Offboard-Schnittstellen fiir das Online-Verstellen

5.6.8 IManagement des CAL-RAIM

5.6.9 Management der Parameter und Datenstande

5.6.10 Design und Automatisierung von Experimenten

6 Methoden und Werkzeuge in Produktion und Service

6.1 Offboard-Diagnose

6.2 Parametrierung von Software-Funktionen

6.3 Software-Update durch Flash-Programmierung

6.3.1 Loschen und Programmieren von Flash-Speichern

6.3.2 Flash-Programmierung iiber die Offboard-Diagnoseschnittstelle

6.3.3 Sicherheitsanforderungen

6.3.4 Verfiigbarkeitsanforderungen

6.3.5 Auslagerung und Flash-Programmierung des Boot-Blocks

6.4 Inbetriebnahme und Prufung elektronischer Systeme

7 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abkurzungsverzeichnis

Sachwortverzeichnis