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
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
L
P
S
U
UP2DATE
Intelligent software-UPDATE technologies for safe and secure mixed-criticality and high performance cyber physical systems
Laufzeit: 2020 - 2022Z
Publikationen
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
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
Capturing Neural-Networks as Synchronous Dataflow Graphs
Daniel Lünemann and Maher Fakih and Kim Grüttner; Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV) 2020; 2020
Functional Test Environment for Time-Triggered Control Systems in Complex MPSoCs
Razi Seyyedi, Sören Schreiner, Maher Fakih, Kim Grüttner andWolfgang Nebel; Microprocessors and Microsystems; 2020
Multi-Core Devices for Safety-Critical Systems: A Survey
Jon Perez, Roman Obermaisser, Jaume Abella, Francisco Cazorla, Kim Grüttner, Irune Agirre, Hamidreza Ahmadian and Imanol Allende; ACM Computing Surveys; May / 2020
Static/Dynamic Real-Time Legacy Software Migration - A Comparative Analysis
Irune Yarza and Mikel Azkarate-Askatsua and Peio Onaindia and Philipp Ittershagen and Kim Grüttner and Wolfgang Nebel; 12th Workshop on Rapid Simulation and Performance Evaluation: Methods and Tools (RAPIDO) at HIPEAC’20; 2020
Timing Contracts and Monitors for Safety Relevant Controller Design in IEC 61499
Duc Do Tran, Kim Grüttner, Frank Oppenheimer and Wolfgang Nebel; 25th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA 2020; 09 / 2020
Towards Probabilistic Timing Analysis for SDFGs on Tile Based Heterogeneous MPSoCs
Ralf Stemmer and Hai-Dang Vuy and Kim Grüttner andSebastien Le Nours and Wolfgang Nebel and Sebastien Pillement; In Proceedings of Embedded Real Time Software and Systems Conference (ERTS 2020); 2020
