Die standardisierte RISC-V-Plattform EM-Altair von Quintauris ist für Embedded-Systeme der Mikrocontroller-Klasse ausgelegt. Sie definiert Anforderungen an Hardware, Firmware und Laufzeitumgebung, um ein konsistentes Verhalten kompatibler Implementierungen sicherzustellen. Dadurch werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, Embedded-Software unabhängig von der zugrunde liegenden Mikroarchitektur wiederzuverwenden und den Aufwand für die Portierung zwischen verschiedenen Implementierungen zu reduzieren.
Die offene Architektur von RISC-V hat zu einer zunehmenden Verbreitung in Embedded-Systemen und Automotive-Anwendungen beigetragen. Gleichzeitig führt die Vielfalt möglicher Implementierungen jedoch auch zu Herausforderungen bei der Softwarekompatibilität. Dazu zählen Unterschiede bei Interrupt- und Speichermodellen, bei der Umsetzung von funktionaler und IT-Sicherheit sowie bei der Unterstützung durch Toolchains und Echtzeitbetriebssysteme (RTOS). EM-Altair begegnet diesen Herausforderungen mit der Spezifikation einer gemeinsamen Ausführungsumgebung. Diese umfasst ein ISA-Profil, eine Privilegienarchitektur, Boot- und Laufzeitdienste sowie Sicherheitsfunktionen. Hersteller können die Plattform unabhängig implementieren und dabei die Kompatibilität mit einem gemeinsamen Software-Stack gewährleisten.
Spezifikationen von RISC-V International als Basis
EM-Altair basiert auf den Spezifikationen von RISC-V International (RVI) und ergänzt diese um Anforderungen auf Plattformebene, die für den praktischen Einsatz in Embedded-Systemen relevant sind. Auf ISA-Ebene basiert EM-Altair auf RV32IM und definiert einen festgelegten Satz obligatorischer und optionaler Erweiterungen. Dadurch erhalten Entwickler eine einheitliche Grundlage bezüglich der Interrupt-Verarbeitung, atomarer Operationen, des Verhaltens von Control-and-Status-Registers (CSR) und der Speicherordnung.
Die Plattform spezifiziert zudem eine Interrupt-Architektur, die auf kurze Reaktionszeiten und deterministisches Verhalten bei Echtzeitanwendungen ausgelegt ist. Mithilfe einer auf Physical Memory Protection (PMP) basierenden Speicherisolation kann vertrauenswürdiger und nicht vertrauenswürdiger Code zwischen dem Maschinenmodus und dem optionalen Benutzermodus getrennt werden. Die Plattform bleibt dabei offen und herstellerneutral.
EM-Altair berücksichtigt zudem Anforderungen an die funktionale Sicherheit, die auf Anwendungen nach ASIL B ausgerichtet sind. Darüber hinaus umfasst die Spezifikation Sicherheitsmechanismen zum Schutz der Firmware-Integrität und des Geräts. Mögliche Einsatzbereiche sind sicherheitsrelevante Subsysteme in Fahrzeugen, beispielsweise in der Karosserieelektronik, in Zonen- und Infotainment-Steuergeräten sowie im Energiemanagement von Elektrofahrzeugen. Weitere Anwendungsfelder sind industrielle Steuerungs- und Regelungssysteme, IoT-Sensorknoten und Wearables.
Testautomatisierung und Validierung
EM-Altair wird durch QNTAF ergänzt, das Testautomatisierungs- und Validierungsframework von Quintauris. Damit können Anbieter Benchmark-, Konformitäts- und Sicherheitstests in Cloud-Umgebungen, Simulatoren und auf FPGA-basierten Plattformen durchführen. Die Tests lassen sich zudem in CI/CD-Pipelines integrieren. Dabei können nachvollziehbare Testnachweise und Dokumentationen erstellt werden, die Zertifizierungsprozesse unterstützen. (jr)
