Martin Horauer, Stv. Leiter des Instituts für Embedded Systems an der FH Technikum Wien
Forschung und Entwicklung rund um Embedded und Cyber-Physical Systems stellen an der FH Technikum Wien das größte praxisorientierte Forschungsgebiet dar. Ein Team um Martin Horauer beschäftigte sich dort zwischen Juni 2013 und Mai 2018 im Rahmen des Josef Ressel Zentrums für Verifikation von eingebetteten Computersystemen (VECS) mit dem Testen eingebetteter Computersysteme. „Eine möglichst vollständige und effiziente Verifikation neu entwickelter Hardware ist für die Hersteller absolut zentral“, konstatiert Horauer, stellvertretender Leiter des Instituts für Embedded Systems an der FH Technikum Wien. Forschungsprojekte des Zentrums mit starken Industriepartnern unterstreichen diese Notwendigkeit.
Der Wunsch nach mehr Funktionalität, Sicherheit, Komfort und besserer Energieeffizienz moderner Produkte führt zu stark steigender Komplexität und erfordert zumeist eine maßgebliche Miniaturisierung moderner Elektronik. Zudem verkürzen sich aufgrund des hohen Kostendrucks die Entwicklungszyklen immer mehr, wodurch neue Ansätze zur Verifikation komplexer elektronischer Produkte erforderlich sind. „Vor gut zehn Jahren hatte ein Datenblatt eines typischen Mikrocontrollers, in dem alle Funktionalitäten dokumentiert waren, ca. 150 Seiten. Heute ist die Funktionalität moderner Controller so groß, dass das Manual teils 15.000 Seiten umfasst. Sämtliche Funktionen dann in ein paar Monaten zu testen, damit das Produkt zeitgerecht auf den Markt kommen kann, stellt eine Herkulesaufgabe dar, die möglichst schon in der Designphase bewältigt werden muss“, erklärt Horauer.
Für einen großen Halbleiterhersteller entwickelte man daher eine Methodik für den automatisierten Datenaustausch zwischen der Simulation des Chips und seiner physischen Verifikation im Labor, der sehr aufwendig ist. In Kooperation mit einer anderen Branchengröße entstand ein Open-Source-Softwaretool zur Injektion von Fehlerszenarien in bestehende digitale Hardwaredesigns. Mit einem führenden Anbieter von Mautsystemen wurden Lösungen entwickelt, die eine Manipulation seiner Produkte verhindern und sein geistiges Eigentum schützen. Horauers Fazit nach fünf Jahren: „Der wesentliche Benefit war für uns die enge Zusammenarbeit mit der Industrie. Das Vertrauen, das wir durch die Kooperation mit den einzelnen Unternehmen aufbauen konnten, mündete bereits in ein Folgeprojekt zur Verifikation sogenannter Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), das im Juli 2018 startet.“