Aktuelle Anwendungen in Technik und Wirtschaft Echtzeit 2008 (eBook)

Vorwort 5
Table of Contents 7
Echtzeiterkennung von befahrbaren Bereichen in urbaner Szenarien 9
1 Einleitung 9
2 Stand der Technik 10
3 Der Algorithmus für urbane Szenarien 13
4 Versuchsergebnisse 16
5 Zusammenfassung 17
Literaturverzeichnis 18
Berührungslose Winkelbestimmung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger 19
1 Einleitung 19
2 Grundlagen für die Entwicklung eines Einknickkelsensors 20
3 Winkelbestimmung für Fahrzeuge mit Starrdeichselanhanger 21
4 Winkelbestiimung für Fahrzeuge mit Sattelanhänger 24
5 Zusammenfassung und Ausblick 28
Literaturverzeichnis 28
Von eingebetteten Systemen zu Cyber-Physical Systems * 29
1 Einleitung 29
1.1 Neue Perspektiven für Echtzeisystem-Forschung 29
1.2 Probleme mit traditionellen Ansätzen 30
1.3 Der Übergang zu Cyber-Physical Systems 30
1.4 Eigene und fremde Vorarbeiten 31
2 Verteilte Agentenverhanglungen in DEZENT 31
2.1 Das Grundmodell 31
2.2 Der Basisalgorithmus 32
2.3 Erweiterungen des Modells und der Algorithmen 34
3 Kurzfristige Lastspitzen und Spannungseinbrüche 34
3.1 Bedingte Euzeuger und Verbraucher 34
3.2 Bedingte Kunden 35
3.3 Ausgleichsalgorithmus 35
4 Simulationsstudien 36
5 Diskussion und Ausblick 37
Literaturverzeichnis 38
Eine Plattform für die studentische Ausbildung im Echtzeit-und Feldbusbereich 39
1 Einleitung 39
2 Beschreibung der Baugruppe 39
2.1 Die verwendete Hardware 40
3 Die verwendete Software 42
4 Beispielhafte Aufgabenstellungen 43
4.1 Echtzeit: Prioritäten und Einplanungen verschiedener Beispieltasks 43
4.2 Regelungstecknik: Realisierung eines Softwarereglers mit Regelstrecke 44
4.3 Feldbus: Baugruppenübergreifende Kommunikation mit CAN 45
4.4 Kommunikationstechnik: Socketprogrammierung für Datenaustausch über Netzwerk 46
Literaturverzeichnis 47
HignTecBot Ein Roboter-Baukastensystem zur Unterstützung der Informatik-Lehre an Hochschulen 49
1 Einleitung 49
2 Das Projekt HignTecBot 50
3 Einsatz in der Lehre 51
4 Technologien 52
5 Aufbau des HighTecBot 53
6 Programmierung einer Echtzeitumgebung 54
7 Anwendungsbeispiele 55
7.1 Webinterface 55
7.2 Lichttaster 57
8 Fazit 58
Literaturverzeichnis 58
Einsatz einer Echtzeit-Publish/Subscribe-Kommunikation für die Teleoperation mobiler Roboter 59
1 Einleitung 59
2 Szenario 60
2.1 Roboter 60
2.2 Umgebung 61
3 Software-Architektur 62
3.1 Generic Event API 62
3.2 Drahtloses Mesh-Netzwerk 63
3.3 Inhaltsbasierte Kommunikation 64
3.4 Applikationsschicht 65
3.5 Beispielapplikationen 67
4 Fazit und Ausblick 68
Literaturverzeichnis 68
Improving IEEE 802.15.4 for Low-Latency Energy-Efficient Industrial Applications 69
1 Introduction 69
1.1 An Industrial Case Study 70
1.2 Related Work 70
2 Overview of IEEE 802.15.4 71
3 Analytical Worst Case Estimation 72
3.1 Standard Protocol Behavior 72
3.2 Limitation Analysis 73
3.3 Removal of Limitations 74
4 Low-Latency Protocol 75
4.1 TDMA-based Superframe Structure 75
4.2 Data Frame Format Without MAC Header 76
4.3 Performance Analysis 77
5 Conclusion 78
References 78
Virtualisierung im Echtzeitberich 79
1 Einführung 79
2 Virtualisierung in Echtzeitsystemen 80
3 Anwendungsfälle 80
4 Ziele verschiedener Virtualisierungsansätze 81
5 Multicore-Technologie 82
6 Virtualisierung und Echtzeiteigenschaften 82
6.1 Virtualisierung durch Code-Analyse 82
6.2 Virtualisierung mit Hardware -Unterstützung 82
6.3 Speicherschutz 83
6.4 Emulation 83
6.5 Nativer Hardwarezugriff 83
7 Virtualisierungsänsatze für die Echtzeitvirtualishierung 84
7.1 Microkernel als Hypervisor 84
7.2 Mikrokernel als Echtzeitbetriebssystem 84
7.3 Nativer Ansatz auf x86 Mehr-Prozessor0Systemen 85
8 Der Real-Time Hypervisor im Detail 85
8.1 Modifikation des Betriebssystems 85
8.2 Zuordnung von physikalischen Geraten 86
8.3 Speicherverwaltung 87
8.4 Bootvorgang 87
9 Einschränkunger der Echtzeivirtualisierung 87
10 Zusammenfassung 88
Literaturverzeichnis 88
Fehlertoleranzanalyse des FlexRay Startup-Prozesses 89
1 Einleitung 89
1.1 Das Flexray Kommunikationssystem 90
1.2 Wakeup und Startup 91
2 Model Checking via DT-SPIN 94
3 Experimente 94
3.1 Wakeup 95
3.2 Startup 95
4 Zusammenfassung 97
Literaturverzeichnis 97
Konzeption und Entwichlung eines echtzeitfähigen Lastgenerators für Multimedia- Verkehrsströme in IP-basierten Rechnernetzen 99
1 Motivation 99
2 Eine formale Methode zur Lastpezifikation 100
3 Entwurt für einen echtzeitfähigen Lastgenerator 102
3.1 Generator abstrakter Auftrage GAR 104
3.2 Der Adapter 105
3.3 Synchronisation zwischen dem Generator und dem Adapter 106
4 Realisierung und Validierung des Entwurfs 107
Literaturverzeichnis 108
Dynamische Verwaltung Virtuellen Speichers für echtzeisysteme 109
1 Einleitung 109
2 Dynamische Verwaltung virtuellen Speichers 111
2.1 Verwendete Datenstrukturen 112
2.2 Virtuelle Speicherverwaltung 114
2.3 Kompakte Repräsentation der Datenstrukturen 115
3 Speicherverwaltung für beliebige Speichergrößen 115
4 Experimente 116
4.1 Simulationsumgebung 116
4.2 Ergebnisse 116
5 Fazit und weiterführende Arbeiten 117
Literaturverzeichnis 118
WCET- Analyseverfahren in der automobilen Sortwareentwicklung 119
1 Einleitung 119
2 Verwandte Arbeiten 120
3 Systembeschriebung und Bewertungskriterien 120
3.1 Systembeschriebung 120
3.2 Bewertungskriterien 121
4 WCET-Analyseverfahren 122
4.1 Sortwarebasierte Aufeichnung der Ausführungszeiten 122
4.2 Hardwarebasierte Aufzeichnung der Ausführungszeiten 123
4.3 Statische WCET-Analyse mit aiT 124
4.4 Tessy 125
5 Diskussion 126
6 Zusammenfassung und Ausblick 127
Literaturverzeichnis 128
Echtzeitrechnerarchitektur mit exakt vorhersehbarer Befehlsverarbeitung 129
1 Einleitung 129
2 Störfaktoren vorhersehbarer Hefehlsverarbeitung 130
3 Echtweitrechnerarchitektur mit exakt vorhersehbarer Befehlsverarbeitung 131
4 Zweistufige Leistungsabsenkung 137
Literaturverzeichnis 138