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12 Elektronik automot ive Bordnetze VerBindungstechnik eigene proprietäre Software aus Der Nachteil hierbei ist dass der Switch vom AUTOSAR-Workflow Konfiguration und Updates komplett entkoppelt ist und der Mikrocontroller keinen Einfluss mehr auf den Switch hat Dieser Ansatz wirft wiederum einige Fragen auf ➔ ➔ Wie wird die Konfigurationskonsistenz erreicht? ➔ ➔ Wie sieht das Konzept des Software-Updates und der UDS-Diagnose aus? ➔ ➔ Wie unterstützt der Switch Automotivespezifische Protokolle und Erweiterungen? Im Detail betrachtet ist ein solches Switch-Steuergerät ECU ein Multiprozessor-System mit einem verteilten Funktions-Set Bild 4 Auf der einen Seite ist der Mikrocontroller mit dem AUTOSAR-Echtzeitbetriebssystem und der Basissoftware auf der anderen Seite der Switch mit integrierter CPU und eigener Software Das Ziel ist eine verteilte Softwarearchitektur zu erstellen bei der Funktionen jeweils auf der dafür bestgeeigneten Systemkomponente ausgeführt werden Damit wird zum einen ein Mikrocontrollerunabhängiges schnelles Starten und Aufwecken erreicht sowie eine Selbstkonfiguration des Switch Zum anderen wird das PTP-Handling lokal über den Switch ausgeführt Ein weiterer Vorteil dieses Konzepts ist das Ausführen von unter anderem Partial Networking sowie AVB TSN-Funktionen auf dem Switch Bei ausreichenden Ressourcen sind sogar »Firewalling« oder OEMspezifische Use-Cases wie zum Beispiel Variantenbereitstellung direkt auf dem Switch möglich In naher Zukunft ist auch der Einsatz von MACsec auf dem Switch geplant Das Kürzel MACsec steht für Media Access Control Security Dabei handelt es sich um einen in der IEEE-Norm 802 1AE spezifizierten Sicherheitsstandard Er arbeitet auf der Schicht 2 des OSI-Referenzmodells sorgt für Sicherheit der Punktzu-Punkt-Ethernet-Verbindungen und verhindert zahlreiche Bedrohungen und Angriffe wie beispielsweise Spoofing Replay-Angriffe Maninthe-Middle-Angriffe oder Masquerading Softwaredistribution Doch welche Softwarefunktionen werden idealerweise auf einem Smart Switch benötigt und welche Software-Cluster werden sinnvollerweise vom Host-Mikrocontroller auf die Switch-ECU ausgelagert? Klar ist dass ein Betriebssystem und eine Hardwareabstraktion notwendig sind Hinzu kommen noch wichtige funktionale Blöcke ➔ ➔ Switch-Initialisierung und Basissoftware ➔ ➔ PTP-Handling und weitere TSN-Funktionen ➔ ➔ Bereitstellen von Funktionen für Software-Updates und Diagnose über den Mikrocontroller ➔ ➔ Netzwerkmanagement ➔ ➔ Security Bild 5 zeigt einen AUTOSARähnlichen Stack auf dem Switch Neben dem Betriebssystem sind AUTOSAR-MAC-PHYund Switch-Treiber sowie ein Ethernet-Interface integriert Der große Vorteil Bereits in AUTOSAR verfügbare Hardwareunabhängige und qualifizierte Software kann ohne Einschränkungen direkt auf dem Switch genutzt werden Beispielsweise lässt sich das EthTSyn-Modul – also die PTP-Implementierung mit AUTOSAR-Erweiterungen – direkt in den Switch integrieren Für neue Anforderungen und Funktionen lässt sich der Switch dementsprechend skalieren und Funktionsund Netzwerkmodule sind einfach zu integrieren Somit erhöht sich die Funktionalität entsprechend der verfügbaren Ressourcen des Switch Ein weiterer Benefit ist dass die Konfiguration und die Entwicklungswerkzeuge für den Switch mit dem AUTOSAR-Workflow wie er bereits auf der Mikrocontroller-Seite eingesetzt wird und in der Praxis etabliert ist völlig identisch sind Bild 3 Ein Switch-IC mit integrierter CPU fungiert als ein smarter Switch des Mikrocontrollers und übernimmt wichtige Netzwerkaufgaben vom Mikrocontroller Bild Vector Informatik Bild 2 Ein Mikrocontrollerbasiertes Switch-Management ist in seiner Leistungsfähigkeit begrenzt Der limitierende Faktor ist die Schnittstelle Bild Vector Informatik