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
I
Dr. Ing.
Philipp Ittershagen
E-Mail: Philipp.Ittershagen(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-715, Raum: O23
K
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
Henning Schlender
E-Mail: henning.schlender(at)informatik.uni-oldenburg.de, Telefon: +49 441 9722-163, Raum: O 92
Dr. rer. nat.
Ingo Stierand
E-Mail: Ingo.Stierand(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-527, Raum: O111
W
Projekte
P
Productive4.0
Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle
Laufzeit: 2017 - 2020S
Publikationen
2019
A Design-flow for implementing, validating and evaluating Machine-learning Classifiers on FPGAs
Jan Cordes and Maher Fakih; International Conference on Omni-layer Intelligent systems (COINS); 2019
Design and Analysis of an Online Update Approach for Embedded Microprocessors
Patrick Uven and Philipp Ittershagen and Kim Grüttner; The 6th International Embedded Systems Symposium; 2019
Experimental Evaluation of Probabilistic Execution-Time Modeling and Analysis Methods for SDF Applications on MPSoCs
Ralf Stemmer and Hai-Dang Vu and Kim Grüttner and Sebastien Le Nours and Wolfgang Nebel and Sebastien Pillement; International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling and Simulation (SAMOS XIX); 2019
Experimental Evaluation of SAFEPOWER Architecture for Safe and Power-Efficient Mixed-Criticality Systems
Maher Fakih, Kim Grüttner, Sören Schreiner, Razi Seyyedi, Patricia Balbastre, Mikel Azkarate-askatsua, Peio Onaindia, Poggi Tomaso, Alina Lenz, Roman Obermaisser, Adele Maleki, Yosab Bebawy, Duncan Graham, Nera González Romero, Elena Quesada Gonzalez, Johnny Öberg, Tage Mohammadat, Timmy Sundström, Salvador Peiró Frasquet; Journal of Low Power Electronics and Applications; 2019
Experimental Evaluation of Scenario Aware Synchronous Data Flow Based Power Management
Oliver Klemp and Maher Fakih and Kim Grüttner and Ralf Stemmer and Wolfgang Nebel; International Conference on Omni-layer Intelligent systems (COINS); 2019
Feasibility Study of Probabilistic Timing Analysis Methods for SDF Applications on Multi-Core Processors
Ralf Stemmer and Hai-Dang Vu and Maher Fakih and Kim Grüttner and Sebastien Le Nours and Sebastien Pillement; Mar / 2019
Implementation of Time-Triggered MPSoCs with support for tool-based system generation on FPGAs
Jan-Henrik Bruhn and Kim Grüttner and Maher Fakih and Wolfgang Nebel; 4th International Workshop on Advanced Interconnect Solutions and Technologies for Emerging Computing Systems (AISTECS); 01 / 2019
Inertial Sensor Based Robot Gesture Detection for Safe Human-Robot Interaction
Johann-P. Wolff and Christian Haubelt and Rolf Schmedes and Kim Grüttner; 2nd International Workshop on Embedded Software for Industrial IoT (ESIIT) at DATE'19; 03 / 2019
Probabilistic State-Based RT-Analysis of SDFGs on MPSoCs with Shared Memory Communication
Ralf Stemmer and Henning Schlender and Maher Fakih and Kim Grüttner and Wolfgang Nebel ; 2019 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE); 3 / 2019
SAFEPOWER: Application of Power Management Techniques in SoCs for Safety-Relevant Systems
Kim Grüttner and Maher Fakih and Mikel Azkarate-Askasua and Peio Onaindia and Roman Obermaisser; International Conference on Omni-layer Intelligent systems (COINS); 2019
