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デッドラインは 満たされていますか？
AbsInt Angewandte Informatik GmbH Dr.-Ing. Christian Ferdinand、 Symtavision GmbH Dr.-Ing. Marek Jersak、 ETAS Patrick Frey、 Oliver Wieland デッドラインは 満たされていますか？ ASCET、タイミングアナライザとの連携で、 開発早期にシステム挙動の妥当性確認を実現 車載の電子制御機能には、相当な数のハードリアルタイム要件が存在します。制御アプリケーションを例にとれ ば、センサとアクチュエータ間のエンドツーエンドの最大遅延時間の要件を満たす必要があります。これらの制 御機能が実装されたECUおよびデータバスで、タイミング要件が満たされないと、アプリケーションの正常な機 能を危険にさらすことになります。 さ らに、タスクに必要な「ワーストケー ツールベースの統合型作業プロセス WCET解析において、ASCETは関連するタ ス実行時間」 （WCET：Worst-Case ASCETを使って制御機能のモデル作成を スクやプロセスの実行開始ポイントを自動的 Execution Time）に配慮し、開発工程の 行った場合、重要となるのがタイミング関 に判断します。さらにASCETとaiTツールの 初期段階でスケジューリング解析を適切に 連（エンドツーエンドの遅延時間、信号処 連携により、モデルのプロパティをaiTに取り 行うことにより、開発後半での仕様変更や、 理時間、任意のイベントの応答時間など） 込んでWCET解析の精度を高めます。 さらには実車での不具合発生を回避するこ の問題です。制御アルゴリズムの個々のプ aiTツールはバックグラウンドで解析を実行 とができます。 ロセスやタスクで消費される実行時間の解 し、実行の結果はガントチャート形式で表示 析は、ASCETから自動生成されたECUコー されます。この結果は、制御アルゴリズムの 欧州組込みシステムツール統合 ドに対してWCET解析の手法を用いて行い 最終的なタイミング挙動を最適化するため プロジェクト ます。 の入力データとして使われ、Excel形式で出 欧州委員会が一部資金提供を行っているIN- TEREST（Integrating European Embedded System Tools）プロジェクトの進行途上 で、ツールのカップリングが策定されました。 これは、ASCET ソフトウェア開発環境と、 AbsInt社製のWCETアナライザaiTおよび Simtavision社製のスケジューリング解析 ツールSymTA/Sを連携活用するものです。こ ASCET aiT 制御設計 WCET解析 WCET 解析結果の表示 れらのツールの連携により、開発早期にター ゲットハードウェアがまだ存在しない時点で、 システムの応答時間を解析することができま aiT す。この方法でリソース要件とタイミングの 解析による 影響を把握しておくことにより、システム挙 WCET (XTC) 動の妥当性確認と、その後の開発フェーズで or OS コンフィギュ レーション、 タスク設定 SymTA/S ツール統合コンセプトによる 制御設計、実装、タイミング解析での タイムレスポンスの検証・評価 14 RT J2.2008 で測定された WCET 推定値 の実装検証に要する手間や時間を著しく削 減することに役立ちます。 RTATRACE スケジューリング解析 WCET解析結果、 ASCETで ガントチャート表示 力される以外に、INTERESTプロジェクトで スケジューラビリティ解析にSymTA/Sを 定められたXTC (XML Timing Cookie)と いう形式でも生成されます。 使用 まれたXTCファイルが、ターゲットシステ SymTA/Sの提供するスケジューリング解析 は、ECUシステムのタイミング解析に使用 されます。SymTA/Sは十分な根拠に基づい たスケジューリング理論にのっとり、ECU ムのスケジューリング解析の入力として機 およびバスシステム解析を統合した画期的 次のステップでは、WCET解析の結果が含 能します。ここでSymTA/Sツールが登場し な手法を採用しています。Symtavision社 ます。SymTA/Sは、WCETデータに加えて では、車載用リアルタイムOSおよびバス OSコンフィギュレーションパラメータを、 （CAN、FlexRayなど）をサポートするライ ASCETからインポートします（OSタスク、 ブラリを提 供 しています。 ETAS の ER優先度、起動周期など） 。解析対象のシステ COSEKやRTA-OSEK、AUTOSAR準拠の ム が 複 数 の E C U に 分 散 さ れ る 場 合 、 RTA-OSもサポート可能です。 SymTA/Sツールを使用して、システムレベ ルのタイミング解析に対応するようにバス SymTA/S は、RTA-TRACEで測定された のコンフィギュレーション（ CANdb や WCET推定値や、aiTツールから得た推定結 FIBEXフォーマット）をインポートすること 果を使用することができます。ASCETと が可能です。 SymTA/Sツールの連携により、複数のASCETプロジェクトからSymTA/Sの複雑な解 析 モデルを作 り上 げることができます。 WCETアナライザaiT AbsInt社が提供する多彩なWCETアナライ SymTA/Sで行うシステムレベルのタイミン ザaiTは、正規のプロセッサやキャッシュ、 グ解析は、ECU単体およびネットワークシ まとめ ASCET と aiT の連 携 、さらに ASCET と SymTA/Sの連携により、システムのタイミ ング挙動の妥当性確認を、開発工程の初期 段階から有効な方法で行うことができます。 解析は、ASCETを使ってシステムのデザイ ン・構築が行われた時点ですぐに行うこと ができます。ターゲットシステム上でソフト パイプラインのモデルをベースに、タスクの ステムにおける共有リソースの稼働率の属 ウェアを実行させる必要もなく、ボトルネッ 内部キャッシュとパイプラインの挙動につ 性 （平均、ピーク負荷、タスクの応答時間およ クの確認・修正を行うことができます。こ いて推測的な分岐予測も含めて静的に解析 びジッタ、割込み、ネットワークメッセージ、エ れにより、開発期間の短縮、システムの信 します。これにより、実際のターゲットハー ンドツーエンドの遅延時間）を計算します。 頼性向上が見込まれます。またコンポーネ ドウェア（ECU）が存 在 しなくても、 包括的なタイミングのダイアグラムによっ ントの選択とデータサイズ設定の最適化に WCET解析における正確な値範囲を計算す て、プリエンプト発生や優先度逆転、同期 より、ハードウェアのコスト低減にも貢献 ることができます。 といったスケジューリングの影響について容 します。開発の後半段階で、安全関連系シ aiTアナライザの機能は抽象的解釈に基づい 易に把握することができます。 ステムの国際規格IEC 61508に対応した応 ています。算出された値範囲は、全入力値 答時間の検証を行うことも可能です。 および所望のタスクの各実行において有効 SymTA/Sスケジューリング解析ツールは、 です。そのため、広範に及ぶタイミングテ 広範なテストに比べて、より早期の段階で ストは不要となります。 確実にタイミングエラーやパフォーマンスの またaiTツールはスタック消費量を計算する ボトルネックを検出します。その手法は、制 ことで、プログラムコードのクリティカルな 御設計の段階から実装されたシステムの検 箇所を確認することができます。WCET解 証に至るまで開発工程各所に適用可能です。 析の結果を補完するものとして、ETAS製の この情報に基づいて、開発初期の段階から アナライザツールRTA-TRACEなどを使用 システム全体のタイミング挙動を検討する し、ターゲットハードウェア上で実行時間 ことができます。 を測定することで、あるタスクの平均実行 時間を求めることができます。 ターゲットシステム上の 制御アルゴリズムの エンドツーエンド 実行総時間 15 J 2 0 0 8 .2 R T