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측정기반 최악실행시간 분석 기법을 이용한 AUTOSAR 호환 승용디젤엔진제어기의 실시간 성능 검증에 관한 연구

Timing Verification of AUTOSAR-compliant Diesel Engine Management System Using Measurement-based Worst-case Execution Time Analysis

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.22 no.5, 2014년, pp.91 - 101  

박인석 (한양대학교 자동차전자제어연구소) ,  강은환 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  정재성 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  손정원 (한양대학교 대학원 자동차공학과) ,  선우명호 (한양대학교 미래자동차공학과) ,  이강석 (창원대학교 대학원 제어계측공학과) ,  이우택 (창원대학교 제어계측공학과) ,  연제명 (현대자동차 환경차제어개발팀) ,  원동훈 (현대자동차 환경차제어개발팀)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we presented a timing verification method for a passenger car diesel engine management system (EMS) using measurement-based worst-case execution time (WCET) analysis. In order to cope with AUTOSAR-compliant software architecture, a development process model is proposed. In the process...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 7) AUTOSAR-Lite는 AUTOSAR와 마찬가지로 크게 세 가지 계층인 basic software (BSW), runtime environment (RTE), application software (ASW) 로 구성되어 있으며, 이 연구에서는 ASW의 실시간 성능 분석을 목표로 한다.
  • 이 연구에서는 측정기반 최악실행시간 분석을 기초로 승용디젤엔진제어기의 실시간 성능 분석 방법을 제시한다. 승용디젤엔진제어기와 같이 큰 규모의 소프트웨어를 대상으로 한 측정기반 최악실행시간 분석기법의 단점을 보완하기 위하여 단위 테스트를 보강한 개발 프로세스 모델을 제시하였다.
  • 이 연구에서는 측정기반 최악실행시간 분석 기법을 활용한 승용디젤엔진제어기의 실시간 성능 검증방안에 대하여 제시 하였다. AUTOSAR 기반으로 개발 된 제어기 소프트웨어의 최악실행시간 분석을 위해 runnable을 테스트 단위로 하는 개발 프로세스 모델과 테스트 프레임워크를 제시하였다.
  • 이 연구에서는 측정기반 최악실행시간 분석을 기초로 승용디젤엔진제어기의 실시간 성능 분석 방법을 제시한다. 승용디젤엔진제어기와 같이 큰 규모의 소프트웨어를 대상으로 한 측정기반 최악실행시간 분석기법의 단점을 보완하기 위하여 단위 테스트를 보강한 개발 프로세스 모델을 제시하였다.

가설 설정

  • 스케줄 테이블의 frame은 task 실행 주기들의 최대공약수인 1 ms 이며, task 들의 실행 오프셋은 0 으로 설계되었다. ISR 의 경우 최악의 경우로 가정하여 3가지 ISR 들이 모든 frame 마다 실행되는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최악응답시간은 무엇을 통해 해석할 수 있는가? ECU의 실시간 성능은 최악응답시간(worst-case response time, WCRT)의 마감시간(deadline) 충족 여부를 확인함으로써 평가한다. 최악응답시간은 태스크의 최악실행시간, 스케줄링 알고리즘, 네트워크 응답시간과 같은 요소들을 이용하여 해석이 가능하다. 특히, 태스크의 최악실행시간(worst-case execution time, WCET)은 소프트웨어의 특징과 프로세서 아키텍처 특징에 따라 예측하기 어려우며, 최악응답시간 분석 결과의 신뢰성을 결정짓는 중요한 요소이다.
엔진전자제어시스템은 무엇인가? 차량에 탑재되는 전자제어시스템(Electronic control unit, ECU) 들 중 엔진전자제어시스템(Engine management system, EMS)은 대표적인 경성 실시간 시스템(Hard real-time system) 으로 연료, 흡배기, 전기, 후처리 계통의 시스템들을 제어하기 위한 다중 어플리케이션들이 단일 시스템에 통합되어 있다. 차량 ECU 들 중 가장 복잡하고 큰 규모의 소프트웨어를 내장하고 있으며, 다양한 어플리케이션들이 통합되어 있기 때문에 여러 실행 주기들이 혼재되어 있는 특성을 가진다.
엔진전자제어시스템의 실시간 성능 검증이 어려운 이유는? 차량 ECU 들 중 가장 복잡하고 큰 규모의 소프트웨어를 내장하고 있으며, 다양한 어플리케이션들이 통합되어 있기 때문에 여러 실행 주기들이 혼재되어 있는 특성을 가진다. 또한 엔진의 회전 각도에 동기화된 실행 주기들이 혼재되어 있어 실시간 성능 검증이 쉽지 않은 대표적인 시스템이다. 강화 되는 배기 및 연비 규제들로 인하여 EMS 소프트웨어의 복잡도는 기하급수적으로 상승할 것으로 예상되고 있으며, 그에 따라 효과적인 실시간 성능 분석 방법에 대한 연구도 시급한 실정이다.
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참고문헌 (11)

  1. J. Choi, M. Shin, M. Sunwoo and S. Han, "Timing Analysis of Distributed Real-time Control System using Response-time Analysis Tool," Transactions of KSAE, Vol.13, No.1, pp.194-203, 2005. 

  2. ISO, ISO 26262: Road Vehicles-Functional Safety-Part 6: Product Development at the Software Level, International Organization for Standardization (ISO), 2011. 

  3. H. Park, S. Yang and Y. Choi, "Static Worstcase Execution Time Analysis Tool for Scheduling Primitives about Embedded OS," Journal of KISS(C): Computing Practices and Letters, Vol.13, No.5, pp.271-281, 2007. 

  4. R. Wilhelm, J. Engblom, A. Ermedahl, N. Holsti, S. Thesing, D. Whalley, G. Bernat, C. Ferdinand, R. Heckmann, T. Mitra, F. Mueller, I. Puaut, P. Puschner, J. Staschulat and P. Stenstrom, "The Worst-case Execution-time Problem: Overview of Methods and Survey of Tools," ACM Trans. Embed. Comput. Syst., Vol.7, No.3, pp.1-53, 2008. 

  5. S. Bunte, M. Zolda, M. Tautschnig and R. Kirner, "Improving the Confidence in Measurement-based Timing Analysis," Object/Component/Service-oriented Real-time Distributed Computing (ISORC), IEEE International Symposium, pp.144-151, 2011. 

  6. I. Wenzel, R. Kirner, B. Rieder and P. Puschner, Measurement-based Timing Analysis, Leveraging Applications of Formal Methods, Verification and Validation, Vol.17, T. Margaria and B. Steffen, 1st Edn., Springer, Berlin Heidelberg, pp.430-444, 2009. 

  7. K. Lee, I. Park, M. Sunwoo and W. Lee, "AUTOSAR-ready Light Software Architecture for Automotive Embedded Control Systems," Transactions of KSAE, Vol.21, No.1, pp.68-77, 2013. 

  8. I. Park, W. Lee and M. Sunwoo, "Application Software Modeling and Integration Methodology using AUTOSAR-ready Light Software Architecture," Transactions of KSAE, Vol.20, No.6, pp.117-125, 2012. 

  9. B. Broekman and E. Notenboom, Testing Embedded Software, 1st Edn., Pearson Education, London, 2003. 

  10. O. Scheickl, C. Ainhauser and P. Gliwa, "Tool Support for Seamless System Development Based on AUTOSAR Timing Extensions," Embedded Real Time Software and Systems (ERTS), 2012. 

  11. K. Tindell, Fixed Priority Scheduling of Hard Real-time Systems, Ph. D. Dissertation, University of York, York, 1994. 

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