自動火災報知設備 の操作方法fd-nishiharima.jp/UploadFiles/...自動火災報知設備 作動時の操作等フローチャート 自動火災報知設備 が 作動 ・受信機の表示窓を確認
MathWorks Japan...8 最新の技術動向:規格対応 機能安全 航空機:DO-178, ARP4754...
Transcript of MathWorks Japan...8 最新の技術動向:規格対応 機能安全 航空機:DO-178, ARP4754...
1© 2014 The MathWorks, Inc.
コード生成製品の普及と最新の技術動向
MathWorks Japan
パイロットエンジニアリング部
東 達也
2
MBD概要
MATLABおよびSimulinkを使用した
モデルベース・デザイン(モデルベース開発)紹介ビデオ
3
MBDによる制御開発フローとコード生成製品の活用
制御仕様設計
制御ソフト設計
MILS
(プラント協調
シミュレーション)
組込みコード自動生成
コード検証(PILS)
HILS(プラント模擬装置によるソフト試験)
実機評価適合
MILS: Model In the Loop Simulation
RCP: Rapid Control Prototyping
PILS: Processor In the Loop Simulation
HILS: Hardware In the Loop Simulation
制御設計の最適化で性能改善
設計図ですぐに挙動確認
グラフィカル環境で作成・理解が容易
RCP(コントローラ試作による実験)
シミュレーションモデル開発
4
シミュレーションモデル開発
Toyota Racing Developmentにおける取り組み例
振動テスト
風洞テスト
走行テスト
データ解析
計測・データ収集
シミュレーションモデルパラメータ最適化
シミュレーションモデルの精度向上が重要
5
MBDによる制御開発フローとコード生成製品の活用
制御仕様設計
制御ソフト設計
MILS(プラント協調
シミュレーション)
組込みコード自動生成
コード検証(PILS)
HILS(プラント模擬装置によるソフト試験)
実機評価適合
制御モデルをデバイス実装モデルをテストベンチに再利用
MILS: Model In the Loop Simulation
RCP: Rapid Control Prototyping
PILS: Processor In the Loop Simulation
HILS: Hardware In the Loop Simulation
RCP(コントローラ試作による実験)
制御モデルで実機実験
現場・実機試験の回数削減
6
手法 動作物・動作環境 主な検証内容
MILS(Model In the Loop
Simulation)
制御モデル処理内容の妥当性検証
RCP(Rapid Control
Prototyping)
制御仕様のリアルタイム動作検証、制御周期/パラメータの妥当性検証。
PILS(Processor In the
Loop Simulation)
コードとオリジナルモデル処理の等価性検証。ターゲットCPU上で、コントローラのコード部分とコードの実CPU演算、クロスコンパイラ/リンカ設定の影響を評価。処理時間、メモリ使用量評価。
HILS(Hardware In the Loop
Simulation)
プラントモデルをリアルタイムシミュレータで動作させ、ターゲットCPU上で、CPU周辺、実行管理、I/Oドライバを含めたコントローラコード全体のリアルタイム動作を検証。
各種シミュレーション手法
モデル
ホスト(PC)
コントローラ
モデル
ホスト(PC)
プラント
コード
ターゲットCPU
モデル
ホスト(PC)
コントローラ プラント
コード
ターゲットCPU
コード
リアルタイムシミュレータ
コントローラ プラント
コード
リアルタイムシミュレータ
実機
コントローラ プラント
C
C
C
C
7
組込みコード自動生成製品の普及様々な分野で活用されています
General Motorsハイブリッド制御
Wärtsilä産業用ディーゼルエンジン
Alstom鉄道用電力変換システム
DaimlerChryslerクルーズコントロール制御
小野測器高精度車速計
ミツバリバーシングワイパー制御
8
最新の技術動向: 規格対応
機能安全航空機:DO-178, ARP4754
ツール認定(Embedded Coder)
産業: IEC61508
鉄道: EN50128
自動車: ISO26262
AUTOSARソフトウェアアーキテクチャー標準化と再利用
広く量産車開発に適用
Alenia Aermacchi
Autopilot software
Airbus Helicopter
Flight software
プロセスで品質を確保ツールで作業効率を改善
9
シングルCPU
最新の技術動向: マルチコアプロセッサ実装高い処理能力が必要な組込みシステムへ向けて
性能
機能の自由度
専用H/W
専用H/W: FPGA, ASIC
SIMD: Single Instruction Multiple Data
1つの命令で複数のデータを扱う処理方式
CPU+専用H/W
CPU+SIMD
コア マルチCPU
適用例: 先進運転支援システム高精度モーター制御システム
FPGA,
ASIC
Xilinx Zynq,
Altera SoC
などルネサスMX-G,
NVIDIA Tegra,
ARM Mali など
ルネサスV850マルチコア
Analog Devices
Tiger SHARC
ARMマルチコア など
10
マルチCPU向けコード生成ルネサスV850マルチコア向けの取り組み
Multicore Coder for PILS(試作)– Simulinkモデルからマルチコア用コードを生成
– PILSによる動作検証、性能検証が可能な開発環境
注 : TLV by TOPPERS Project
Multicore Coder for PILSの動作例
マルチCPU
注 : TLV by TOPPERS Project
11
CPU+SIMDコア向けコード生成ルネサスMX-G向けの取り組み
PILSを活用したMX並列プロセッサ向けソフトウェア開発環境– MX向けSimulinkブロックセット開発
– Simulinkとマイコン開発環境の連携動作
CPU+SIMD
コア
12
CPU+専用H/W向けコード生成Xilinx Zynq C+HDLコード生成への取り組み
Simulinkの1モデルから、ARM用Cコードと、FPGA用HDL
コードを生成。
ARMとFPGA間のI/Fコードも同時に自動生成。
CPU+専用H/W
13
always @(posedge clk or posedge reset)
begin : FF0_process
if (reset == 1'b1) begin
FF0_out1 <= 8'sb00000000;
end
else begin
FF0_out1 <= In1;
end
end
assign Gain0_out1 = 3 * FF0_out1;
always @(posedge clk or posedge reset)
begin : FF1_process
. . . .
end
assign Gain1_out1 = 5 * FF1_out1;
assign Add_out1 = Gain_out1 + Gain1_out1;
専用H/W向けコード生成 by HDL Coder
FPGA/ASIC向けVHDL/Verilogコード生成
VHDL(IEEE 1076-2002),
Verilog(IEEE 1364-2001)
⇒ASIC/FPGA用合成ツールに対応
パイプライン、リソース共有設定
HDLコシミュレーション/FILによるコード・実機検証FIL: FPGA In the Loop
Altera QuartusII / Xilinx ISE連携クリティカルパス表示、ボード実装
ASIC/FPGA
HDL Coder
モデル
VHDL
Verilog
専用H/W
14
まとめコード生成製品の普及と最新の技術動向
コード生成製品は広く普及しています。– 活用シーン
RCP(Rapid Control Prototype)
組込みコード自動生成とコード検証
HILS(Hardware In the Loop Simulation)
– シミュレーションモデルの精度向上が重要
機能安全、AUTOSARなど、規格準拠でも活用– 製品実績多数、ツールの活用で工数削減
マルチコア実装への取り組み– 並列化から専用H/Wコアの活用へ