OSEK OS und OSEK Time

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OSEK OS und OSEK Time

• Betriebssysteme in Kfz

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Probleme bei Eingebetteten Systemen in Kfz in den
80ern

• Anzahl der Systeme steigt
• Hohe Entwicklungskosten durch inkompatible
  Hardware
• Geringe Wiederverwendbarkeit von Softwaremodulen
  auch innerhalb von Produktlinien
• Variantenmanagement

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Wozu einen Standard definieren ? (1)
Company 2000 Revenue 2000 Market Share 1999 Revenue 1999 Market Share Growth
Motorola 1,409 10.8 1,299 12.3 8.5
NEC 836 6.4 708 6.7 18.1
ST Microelectronics 807 6.2 558 5.3 44.6
Infineon 718 5.5 613 5.8 17.1
Philips 596 4.6 543 5.2 9.7
Others 8,712 66.6 6,802 64.6 28.1
Total Market 13,078 100.0 10,523 100.0 24.3
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Wozu einen Standard definieren ? (2)
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Historisches

• 1993 Initial Partners starten Projekt OSEK
• Parallel dazu wurde VDX in Frankreich entwickelt
• 1994 OSEK und VDX schliessen sich zu OSEK/VDX
  zusammen
• 1995 Zusammenführung OSEK und VDX fertig
• 1997 Version 2.0 fertiggestellt

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Was bezweckt man mit OSEK ?

• Einführung einer Referenz-Architektur
• Reduktion der Entwicklungskosten
• Portabilität
• Wiederverwendbarkeit
• Skalierbarkeit

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Der OSEK Standard (1)

• Betriebssystem OSEK OS 2.2
• Kommunikation OSEK Communication 2.2.2
• Netzmanagement OSEK Network Management 2.5.1

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Der OSEK Standard (2)
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OSEK OS (1)Funktionalitäten

• Ein-Prozessor OS
• Echtzeitfähig
• Multitasking
• Statisch
• Standard API bestehend aus 35 Funktionen

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OSEK OS (2)Betriebsmittel

• Grundlegende Betriebsmittel sind Tasks, Events
  und Interrupts
• Ferner gibt es noch Alarme und Counter
• Steuerung über Standard API (Version
  2.2 35 Funktionen)

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OSEK OS (3)Tasks

• Nutzungsmöglichkeiten sind durch
  Konformitätsklasse bestimmt

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OSEK OS (4)Tasks

• Basic Tasks können nur folgendermassen beendet
  werden - Task beendet sich selbst
• - OS wechselt zu Task mit höherer Prio
• - Interrupt muss behandelt werden

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OSEK OS (4)Tasks

• Extended Tasks können durch Aufruf der Funktion
  WaitEvent in einen Wartezustand versetzt werden

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OSEK OS (5)Task-Zustände
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OSEK OS (6)Task-Scheduling

• Abarbeitung der Tasks wird entweder über die
  Prioriät oder über die Scheduling-Politik
  (nicht-preemptiv, voll-preemptiv,
  gemischt-preemptiv) festgelegt
• Scheduler ist Resource und kann von Task belegt
  werden um Switch zu verhindern

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OSEK OS (7)Tasks-Scheduling (nicht preemptiv)
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OSEK OS (8)Task-Scheduling
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OSEK OS (9)Interrupts

• ISR Kategorie 1 Kein Aufruf von OS Funktionen
• ISR Kategorie 2 Aufruf von OS Funktionen
  (eingeschränkt)

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OSEK OS (10)Events

• Events sind Ereignisse, die nur von Extended
  Tasks empfangen werden können.
• Auslösung ist durch alle möglich.

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OSEK OS (11)Zeitmanagement

• Alarme lösen zu bestimmten Zeiten Ereignisse aus
  oder starten Tasks
• Counter sind wie Uhren und können mit den Alarmen
  kombiniert werden
• API zur Steuerung von Alarmen und Countern ist
  NICHT Teil der Spezifikation

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OSEK OS (12)Resourcen

• Resourcen sind Erweiterung zu Semaphoren um
  globale Daten Deadlock-frei zu behandeln.
• Freigabe in umgekehrter Reihenfolge der
  Anforderung
• Verwaltung mittels Priority-Ceiling Protokoll
• Beendigung eines Tasks -gt alle Resourcen frei

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OSEK OS (13)Hook-Routinen

• Benutzer-Code aufgerufen durch OS Funktionen
• Vorrangig vor allen Tasks
• Keine Unterbrechung durch Kategorie 2 Interrupts
• Meist nicht portierbar

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Warum OSEK Time und nicht OSEK/VDX ?

• Vorhersagbares Systemverhalten
• Systemstabilität (Fehlererkennung und toleranz)
• Kompatibilität zu OSEK/VDX

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OSEK Time (1)Architektur
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OSEK Time (2)Prozess-Behandlung
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OSEK Time (3)OSEKTime mit OSEK/VDX

• OSEK/VDX Prios liegen unter denen von OSEKTime
• Mikrocontroller benötigt viele Interrupts
• Nicht-Preemptive Tasks in OSEK/VDX sind nur für
  OSEK/VDX NP, sonst preemptiv
• Resourcen können nicht geteilt werden
• Kommunikation nur über FTCom

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OSEK Time (4)Tasks

• Keine Unterscheidung bei Tasks
• Können nur durch die Dispatcher-Tabelle
  angestossen werden (Aktivierungsevent)
• WCET muss für jeden Task ermittelt werden können

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OSEK Time (5)Task-Zustände
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OSEK Time (6)Task-Scheduling

• Scheduling wird mittels einer Tabelle (dem sog.
  Dispatcher) vor dem Übersetzen festgelegt
• Dispatcher wird durch ein Tool erzeugt
• Komplette Abarbeitung eines Dispatchers
  bezeichnet man als eine Runde

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OSEK Time (7)Task-Scheduling
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OSEK Time (8)Systemstabilität

• Deadlines der Tasks werden überwacht
• Monitor Einträge an den Deadlines
• Monitor Eintrag beliebig aber vor Beenden einer
  Runde
• Wenn globale Zeit verfügbar -gt lokale anpassen

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OSEK Time (9)Interrupts

• ISR hat nur beschränkten Zugriff auf OS
• Interrupts dürfen in definierten Zeitintervallen
  nur einmal auftreten
• Abschaltung der Interrupts, sobald ISR beginnt
• Applikationen dürfen Interrupts nicht
  Ein/Ausschalten

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OSEK Standard

• OIL steht für OSEK Implementation Language und
  wird benutzt um das OSEK/VDX Betriebssystem zu
  konfigurieren
• FTCom ist eine Spezifikation zur fehlertoleranten
  Kommunikation
• NM ist eine Spezifikation zur Organisation von
  Netzwerken

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OSEK Implementationen / Tools

• ERCOS ist eine Implementation der ETAS, die
  wiederum eine Tochter von Bosch ist.
• BMW Standard Core ist eine Implementation
  basierend auf ProOSEK von 3Soft.
• LEO stellt OSEK System als Prozess auf
  Desktop-System dar

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Quellen

• OSEK/VDX Spezifikationen http//www.osek-vdx.org
  
• Folie 3, Zuwachsraten, Gartner Dataquest
  September 2001
• Folie 4, Zuwachsraten, Hansen Report
• Folie 8, Schematische Darstellung des OSEK
  Standards von 3Soft GmbH