Tech Paper: Effizientere Nutzung von Multi-Core-ECUs durch Verteilung des AUTOSAR-Kommunikationsstacks

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Die Leistungssteigerung von Mikrocontrollern erfolgt nicht mehr primär durch höhere Taktfrequenzen, sondern durch Multi-Core-Architekturen. Ähnlich wie in der allgemeinen Informatik muss auch die Software für diese Hardware angepasst werden. Der AUTOSAR-Standard für die Softwarearchitektur in Fahrzeugen sieht zwar eine Verteilung der Basisfunktionen auf verschiedene Cores vor, der Kommunikationsstack bleibt jedoch auf einem Kern. Dies kann zum Flaschenhals werden.

In diesem 12seitigen Tech Paper schlägt der Autor Thomas M. Galla von der Elektrobit Austria GmbH, Wien, daher vor, den AUTOSAR-Kommunikationsstack in Sub-Stacks für unterschiedliche Netzwerktypen (CAN, LIN, FlexRay, Ethernet) aufzuteilen. Dies verhindert den gleichzeitigen Zugriff auf die Kommunikationshardware, ermöglicht eine unabhängige und parallele Ausführung der verschiedenen Sub-Stacks und reduziert die Kommunikation und Synchronisation zwischen den Kernen.

Ferner empfiehlt er, Code und Daten im Speicher so zu platzieren, dass sie stark an den jeweiligen Kern gebunden sind. Durch die Nutzung der statischen Speicherzuordnungsfunktionalität von AUTOSAR kann der schnelle, kernlokale Speicher optimal genutzt werden, wodurch Konflikte beim Zugriff auf den langsameren, globalen Speicher vermieden oder reduziert werden. Die Implementierung dieses Ansatzes und dessen Anwendung in zwei Serienprojekten für einen großen deutschen OEM hat gezeigt, dass durch die Verteilung des Kommunikationsstacks und die korrekte Aufteilung der Anwendungssoftware-Komponenten eine effiziente Nutzung der vielen Kerne einer AURIX 2G MCU nahezu ohne Overhead für Inter-Core-Kommunikation und Synchronisation erreicht werden kann. Die Verteilung des AUTOSAR-Kommunikationsstacks ermöglicht es somit, die Leistungsfähigkeit von Multi-Core-Steuergeräten in der Automobilindustrie effizienter auszunutzen. (oe)

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