Echtzeitfähige Kommunikation fürs Auto

Fraunhofer IPMS entwickelt TSN IP-Core Familie für Fahrerassistenzsysteme

Vom Spurhalteassistenten bis zum automatischen Notbremssystem: in modernen Fahrzeugen arbeiten zahlreiche Helfer, die kontinuierlich große Datenmengen verschicken. Die Assistenzsysteme verarbeiten immer mehr Daten, die in Echtzeit übertragen und nach Priorität sortiert werden müssen. Das Fraunhofer IPMS entwickelt echtzeitfähige IP-Cores für den Automotive-Bereich, die den Ethernet-Standard des Time Sensitive Networking erfüllen.

Ein IP Design des Fraunhofer IPMS, der LLEMAC-1G, Bestandteil der TSN IP Core Produktfamilie, erfüllt seit Januar 2020 die höchste Sicherheitsstufe ASIL-D ready nach der ISO-Norm-26262. Die Norm spezifiziert die Sicherheitsanforderungen an elektronische Systeme auf besondere Anforderungen im Automobilbereich, damit Hardwareausfälle verhindert oder unter Kontrolle gebracht werden können. Die Verwendung der vorzertifizierten IP-Cores erleichtert erheblich den Zulassungsprozess des Gesamtsystems, da für diese Komponenten relevante Dokumente wie die FMEDA (Failure Mode and Effects Analysis) oder ein Safety Manual sowie zusätzliche implementierte und getestete Sicherheitsfeatures bereits vorliegen. Mit der TSN IP Core Familie des Fraunhofer IPMS können hoch sicherheitsrelevante elektronische Systeme für den Automotive-Bereich echtzeitkritisch, sicher und zuverlässig umgesetzt werden. Damit ist maximale funktionale Sicherheit für die Systementwicklung im Fahrzeug garantiert. Die TSN IP Cores können durch eine 32-Bit Controller-Schnittstelle (8 Bit und 16 Bit, ein AXI4 Stream Interface, sowie AMBA APB und AHB optional) und voll-synchrone Beschreibung, flexibel in einzelne Steuergeräte oder Schaltkreise (System-on-Chip, FPGA) implementiert werden.

„Da in modernen Fahrzeugen gleichzeitig immer mehr Daten übertragen werden, stoßen klassische Feldbussysteme, wie CAN oder LIN an ihre Grenzen“, erläutert Marcus Pietzsch, Gruppenleiter am Fraunhofer IPMS. „Bei der Datenübertragung im Fahrzeug ist eine Priorisierung der Informationen wichtig: läuft ein Mensch vor das Auto, muss schnell reagiert werden. Sensoren, welche die Umgebung des Fahrzeugs erkennen, müssen unbedingt Vorrang haben. Die TSN-IP Cores ermöglichen es, eine gemeinsame hoch präzise Zeitbasis im gesamten Netzwerk zu etablieren. Dies bildet die Grundlage dafür, wichtige Daten in Echtzeit, deterministisch, mit garantierter Bandbreite und minimaler Latenz zu übertragen: ein Meilenstein für die Entwicklungen von Datenschnittstellen. Zahlreiche Kunden aus dem Automotive-Bereich haben die IP-Designs des Fraunhofer IPMS bereits erfolgreich in Verwendung.“

Die aktuellen Entwicklungen des Fraunhofer IPMS erweitern die Palette der IP Design der industriellen Kommunikation für den Automotive-Bereich. Das Fraunhofer IPMS und CAST Inc. vertreiben die IP Cores für ASIC und FPGA-Design gemeinsam. Der SGS TÜV Saar ist der Zertifizierungspartner für IP Cores des Fraunhofer IPMS aus dem Automotive Bereich.

Auf dem sechsten Automotive Ethernet Kongress vom 12. bis 13.02.2020 in München stellen die Experten des Fraunhofer IPMS gemeinsam mit dem Kooperationspartner CAST die IP Designs für den Automotive-Bereich vor.