Embedded System Design (ESD)
Kleiner, schneller, intelligenter - aber auch sicherer?
Viele Produkte verfügen heute über integrierte Elektronik. Allein in einem modernen Mittelkasse-Auto kommen ahlreiche elektronische Systeme zum Einsatz, die den Komfort, die Sicherheit und die Effizienz optimieren. Solche Systeme aus Hard- und Software werden im Bereich Verkehr und Transport auch in der Verkehrsinfrastruktur, in Sicherheitssystemen und in der Koordination von Verkehrs- und Materialflüssen in der Logistik eingesetzt. Im Gesundheitswesen sind eingebettete elektronische Systeme ebenfalls nicht mehr wegzudenken. Sie verbessern die Lebensqualität und bieten verschiedene Möglichkeiten zur Erhaltung und Wiedererlangung der Gesundheit. Beispiele für solche medizinisch relevanten Lösungen sind Hörgeräte, Herzschrittmacher, mobile EKG- oder »Lab-on-Chip«-Geräte, die die Möglichkeiten für Diagnose und Therapie verbessern.
Die schnell voranschreitende Fertigungstechnik hat einige dieser Produkte erst ermöglicht, indem eingebettete Hardware- und Software-Systeme (HW/SW) in immer kleineren und kompakteren Formen hergestellt werden konnten. Für die Industrie und Forschung ergeben sich daraus ständig neue Herausforderungen. So müssen in immer kleineren Produkten immer komplexere Systemarchitekturen untergebracht werde, die zugleich den steigenden Anforderungen moderner Anwendungen an Verarbeitungsgeschwindigkeit und Energieeffizienz genügen müssen. Zudem sorgen die globalisierten Märkte für einen steigenden Zeitdruck bei der Entwicklung und für kürzere Produktzyklen. Die Entwickler stehen zusätzlich unter einem hohen Kostendruck, denn bei Produkten für den Massenmarkt ist der Wettbewerb sehr groß und die Margen sind gering. Hier machen kleinste Preisunterschiede oft den entscheidenden Wettbewerbsvorteil aus. Bei zahlreichen Anwendungen kommt erschwerend hinzu, dass eingebettete HW/SW-Systeme oft in sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Trotz des nicht unerheblichen zeitlichen und ökonomischen Drucks muss die Zuverlässigkeit und Sicherheit dieser Systeme aber unbedingt gewährleistet sein.
Mit diesen Fragestellungen und Herausforderungen beschäftigen sich im OFFIS und an der Universität Oldenburg verschiedene Forschungsgruppen schon seit vielen Jahren. Zu ihren Zielen gehören Modellierung, Analyse sowie Optimierung auf allen Entwurfsebenen und die automatisierte Synthese eingebetteter HW/SW-Systeme hinsichtlich Performance, Energieverbrauch, Herstellungsschwankungen, Alterungseffekten, Umwelteinflüssen, benötigter Chipflächen und letztlich Kosten. Weitere Schwerpunkte bilden die Entwicklung geeigneter Spezifikations-, Verifikations- und Synthese-Methoden für komponenten-basierte Entwurfsprozesse, sowie formaler Analysemethoden zur Absicherung der Anforderungen an die Implementierung.
Im Competence Cluster Embedded System Design wird diese Arbeit übergreifend gebündelt und in einen größeren Kontext überführt. So entstehen Methoden, Werkzeuge und Standards, die eine effiziente und sichere Entwicklung mikroelektronischer eingebetteter Systeme in industriellen Entwurfsprozessen unterstützen.
Personen 
B
D
E
F
Prof. Dr. Martin Fränzle
E-Mail: martin.fraenzle(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-566, Raum: D 119/120
G
H
K
M
N
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nebel
E-Mail: wolfgang.nebel(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-280, Raum: O 21
O
Dr. rer. nat. Frank Oppenheimer
E-Mail: frank.oppenheimer(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-285, Raum: O128a
P
S
Dr. rer. nat. Ingo Stierand
E-Mail: Ingo.Stierand(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-527, Raum: O111
W
Publikationen
2022
Universal Safety Format: Automated Safety Software Generation
Frederik Haxel, Alexander Viehl, Michael Benkel, Bjoern Beyreuther, Klaus Birken, Rolf Schmedes, Kim Grüttner, Daniel Mueller-Gritschneder; MODELSWARD - 10th International Conference on Model-Driven Engineering and Software Development; 02 / 2022
2021
A Fast Yet Accurate Message-level Communication Bus Model for Timing Prediction of SDFGs on MPSoC
Hai-Dang Vu and Sebastien Le Nours and Sebastien Pillement and Ralf Stemmer and Kim Grüttner; 26th Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC) 2021; 01 / 2021
A Measurement-based Message-level Timing Prediction Approach for Data-Dependent SDFGs on Tile-based Heterogeneous MPSoCs
Ralf Stemmer, Hai-Dang Vu, Sébastien Le Nours, Kim Grüttner, Sébastien Pillement, Wolfgang Nebel; Applied Sciences; 2021
A Measurement-based Performance Evaluation Framework for Neural Networks on MPSoCs
Quentin Dariol, Sebastien Le Nours, Sebastien Pillement, Ralf Stemmer, Kim Grüttner, Domenik Helms; 15ème Colloque National du GDR SOC2; Jun / 2021
A Modeling Methodology for Collaborative Evaluation of Future Automotive Innovations
Maher Fakih, Oliver Klemp, Stefan Puch and Kim Grüttner; Software and Systems Modeling; 04 / 2021
Safe and secure software updates on high-performance mixed-criticality systems: The UP2DATE approach
Irune Agirrea, Irune Yarza, Imanol Mugarza, Jacopo Binchi, Peio Onaindia, Tomasso Poggi, Francisco J. Cazorla, Leonidas Kosmidis, Kim Grüttner, Patrick Uven, Mohammed Abuteir, Jan Loewe, Juan M. Orbegoz, Stefania Botta; Microprocessors and Microsystems; 11 / 2021
The UP2DATE Baseline Research Platforms
Alvaro Jover-Alvarez, Alejandro J. Calderon, Ivan Rodriguez, Leonidas Kosmidis, Kazi Asifuzzaman, Patrick Uven, Kim Grüttner, Tomaso Poggi and Irune Agirre; Proceedings of the Design, Automation & Test in Europe (DATE); 02 / 2021
2020
A Compiler Comparison in the RISC-V Ecosystem
Mehrdad Poorhosseini, Wolfgang Nebel and Kim Grüttner; IEEE International Conference on Omni-layer Intelligent systems (COINS 2020); 07 / 2020
A Timed-Value Stream Based ESL Timing and Power Estimation and Simulation Framework for Heterogeneous MPSoCs
Kim Grüttner and Philipp A. Hartmann and Tiemo Fandrey and Kai Hylla and Daniel Lorenz and Stefan Hauck-Stattelmann and Björn Sander and Oliver Bringmann and Wolfgang Nebel and Wolfgang Rosenstiel; International Journal of Parallel Programming; 2020
An Embedded CNN Implementation for On-Device ECG Analysis
Alwyn Burger, Chao Qian, Gregor Schiele, Domenik Helms; 2020 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops); March / 2020
