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س ن و ت ب ن سي د ن ه م ل ل ة ي ن ط و ل ا ة س مدر ل اÉcole Nationale d’Ingénieurs de Tunis Département Technologies de l’Information et des Communications Travail effectué par Gharbi Khaled En collaboration avec: Laboratoire Systèmes de Communications Pour obtenir le Diplôme National d’ingénieur en télécommunications Intégration du RTOS µC/OS-II dans le code généré relatif au SAE selon l’approche Model Based Design et son déploiment sur réseau CAN Encadré par: M. Salem HASNAOUI 1

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المدرسة الوطنية للمهندسين بتونس

École Nationale d’Ingénieurs de TunisDépartement Technologies de l’Information et des Communications

Travail effectué par Gharbi Khaled En collaboration avec: Laboratoire Systèmes de Communications

Pour obtenir le Diplôme National d’ingénieur en télécommunications

Intégration du RTOS µC/OS-II dans le code généré relatif au SAE selon l’approche Model Based Design et son

déploiment sur réseau CAN

Encadré par: M. Salem HASNAOUI

1

Page 2: présentation PFE

Module 2Slide 2

Plan

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Présentation des ECUs

Génération de code

Intégration de µC/OS-II

Conclusion 2/29

Page 3: présentation PFE

Module 2Slide 3

Introduction

• Systèmes éléctroniques et informatiques autonomes

• Systèmes complexes soumis à plusieurs contraintes

• Systèmes qui envahissent le secteur industriel

L’obligation de la parfaite maîtrise des deux aspects des

systèmes embarqués (matériel et logiciel)

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion3/29

Page 4: présentation PFE

Module 2Slide 4

Problématique

• Accélérer le processus de développement spécialement

dans l’automobile.

Avoir recours à de nouvelles méthodes de conception et de

développement telle que Model Based Design.

Utilisation des RTOS préemptifs pour assurer la sécurité et

le respect des délais.Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion4/29

Page 5: présentation PFE

Module 2Slide 5

Les réseaux automobiles (1)

“L’évolution du développement du logiciel embarqué automobile de couche supérieure a été exponentiel” Robert Gee: Directeur de stratégie pour Motorola automobile

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Page 6: présentation PFE

Module 2Slide 6

Les réseaux automobiles (2)

• Défis actuels dans l’automobile:

Limitation de l’émission du CO2 à 120g/km en 2015.

Diminution de la consommation des voitures en carburant.

Diminution de 40% du coût matériel.

Garantie d’un meilleur rapport qualité/prix.

Assurer le maximum de sécurité aux utilisateurs.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion6/29

Page 7: présentation PFE

Module 2Slide 7

Les réseaux automobiles (3)CAN

MOST

FlexRayX-by-Wire

LIN

Safe-by-Wire Plus

Page 8: présentation PFE

Module 2Slide 8

Model Based Design (2)

• Les nouvelles tendances du développement embarqué:

Amélioration de la qualité.

Réutilisation des IPs.

Détection et correction des erreurs dès le début de la

conception.

Réduction des délais et des coûts.

Opter à l’approche Model Based Design.Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion

8/29

Page 9: présentation PFE

Module 2Slide 9

• Basé sur les environnements de simulation

(Simulink, Octave, Test In View..)

• Fondé sur:

Des spécifications exécutables.

La conception et la simulation.

L’implémentation en utilisant la génération

automatique de code.

Test et vérification en continu.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion

Model Based Design (1)

9/29

Page 10: présentation PFE

Module 2Slide 10 Model based Design (3)

Recherches spécifications

Conception

Modèle de l’environement

Composants physiques

Algorithmes

Implémentation

Intégration

Test et vérification

C,C++VHDL,V

erilog

•Conception des modèles sous

Simulink

• Génération automatique du

code en utilisant le RTWEC .

• Optimisation de code.

• Vérification continue des

conditions fournies dans le cahier des

charge.• Test d’intégration

virtuel.• Simulation

hardware-in-the-loop

10/29

Page 11: présentation PFE

Module 2Slide 11

Outils utilisés

Matlab 2010. Simulink. RTWEC. Tasking C166-ST10. Dave. XC167 CI

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion11/29

Page 12: présentation PFE

Module 2Slide 12

Présentation des ECUs (1)

• L’association mondiale SAE: Society of automotive Engineers.

• Transmission de 53 messages entre sept différents ECUs:

Battery.

Brakes.

Driver inputs.

Inverter/Motor Controller.

Instrument panel display.

Transmission controller.

Vehicle controller.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion12/29

Page 13: présentation PFE

Module 2Slide 13

Présentation des ECUs (2)

• Système de suspension constitué de cinq noeuds:

Calculateur central.

Calculateur secondaire au niveau de chaque roue.

Échange de 12 signaux sur réseau CAN

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion13/29

Page 14: présentation PFE

Module 2Slide 14

• Conception d’un nouveau noeud.

• Système d’injection de carburant sur réseau CAN.

•Traitement de 6 nouveaux signaux.

Obtention d’un réseau composé de 13 noeuds.

Traitement de 71 signaux.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion

Présentation des ECUs (3)

14/29

Page 15: présentation PFE

Module 2Slide 15

Le système de suspension

• Modèle décrit par CHALASANI (1986).

• Modèle avec sept degrés de liberté:

Une masse suspendue libre de faire trois mouvements.

Quatre masses non suspendues pouvant faire chacune un

mouvement vertical.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion15/29

Page 16: présentation PFE

Module 2Slide 16

• Modèle développé par Mohamed El Mongi BEN GAID en 2006.

Définition de 12 signaux pour le modèle de suspension.

Intégration dans le SAE Benchmark.

• Élaboration de quatre calculateurs secondaires au niveau de chaque

roue.

• Élaboration d’un calculateur central.

16/29

Page 17: présentation PFE

Module 2Slide 17

Le système d’injection

• EFI: Electronic Fuel Injection.

• Le EFI remplace le carburator.

• Reception de quatre messages (non standards) :

Engine speed signal.

Throttle angle signal.

Exhaust gas oxygen.

Manifold absolute pressure.

• Emission de deux messages (non standards) :

Air /fuel Mixture Ratio.

O2-out.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobile

Le Model Based Design

Conclusion17/29

Page 18: présentation PFE

Module 2Slide 18

18/29

Page 19: présentation PFE

Module 2Slide 19

Description du modèle de l’EFI

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Module 2Slide 20

Génération de code (1)

• Établissement du lien entre Matlab et Tasking

• Configuration des paramètres du modèle:

Choix du solver.

Choix de la cible.

Choix du type: single rate/multirate, single tasking/Multitasking

• Utilisation du Real Time workshop Embedded Coder.

• Utilisation du compilateur Tasking pour optimisation du code.

• Génération automatique du code C à partir des modèles.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion20/29

Page 21: présentation PFE

Module 2Slide 21

Génération de code (2)

20/29

Page 22: présentation PFE

Module 2Slide 22

Le code généré

• Le code généré comporte:

“start.asm”.

“dispatcher.asm”.

“Brakes_model.c”.

“Brakes_model.h”.

“TwinCAN_driver.c”.

“c166_main.c”.Intégration de

µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion22/29

Page 23: présentation PFE

Module 2Slide 23

L’ordonnancement sous « RT kernel »

Brakes_model.c

Model_Step(tid)

Struct 1

Struct 2

Rate_Schedular ( )

TimingC166 main

Rt_OneStep( )

• Vérifier s’il y a des erreurs.

• Déterminer les blocs qui vont être exécutés.• Exécuter la fonction: Model_Step(tid)

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion23/29

Page 24: présentation PFE

Module 2Slide 24

Intégration de µC/OS-II

• Profiter des structures et des tâches optimisées.

• µC/OS-II est un RTOS:

Ouvert.

Portable.

Romable.

Préemptif.

Multitâche.

• Une bonne gestion des tâches en utilisant les sémaphores, les

“mailboxes” et les “queues”.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion24/29

Page 25: présentation PFE

Module 2Slide 25

Procédure d’intégration

Élimination du « RT kernel » fourni par RTWEC

Écriture des tâches pour ce modèle à partir de la fonction « brakes Model_step () »

Développement du “main.c” en tenant compte du µC/OS-II

Intégration des services de µC/OS-II

Développement du BSP

Portage de µC/OS-II

.c .h Compilation et “Build”

ECU

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Page 26: présentation PFE

Module 2Slide 26

Problèmes rencontrés

• Utilisation du concept S-function pour le modèle de EFI.

• Génération des fichiers hexadecimales.

• Portage du µC/OS-II sous le le compilateur Tasking.

• Quelques erreurs lors de la conception des modèles

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion26/29

Page 27: présentation PFE

Module 2Slide 27

Conclusion

• Acquérir une base solide dans les systèmes embarqués

temps réel.

• Étudier et utiliser les réseaux automobiles: CAN, FlexRay.

• Approfondir les connaissances relatives aux méthodes de

développement embarqué.

• Utiliser l’approche Model Based Design pour la conception

et le développement de ces systèmes.

• Se familiariser avec le système d’exploitation µC/OS-II.

Intégration de µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion27/29

Page 28: présentation PFE

Module 2Slide 28

Perspectives

• Élaboration des calculateurs pour les différents nœuds.

• Utilisation des blocs Simulink FlexRay lors de la

conception.

• Utilisation des outils de tests:

• Automatisation de l’intégration de µC/OS-IIIntégration de

µC/OS-II

Génération de code

Présentation des ECUs

Introduction

Les réseaux automobiles

Le Model Based Design

Conclusion28/29

Page 29: présentation PFE

Module 2Slide 29

المدرسة الوطنية للمهندسين بتونس

École Nationale d’Ingénieurs de TunisDépartement Technologies de l’Information et des Communications

Merci pour votre attention

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