93186 - COMPLIANCE DESIGN OF AUTOMOTIVE SYSTEMS M

Conoscenze e abilità da conseguire

The aim of the course is to provide the theoretical basis and the practical skills to design embedded hardware compliant with security standard (Hardware safety integrity requirements for the complete SIF and architectural constraints). In particular Power Supply Management and Computing Redundancy, will be deeply analyzed. In addition, high performance modular programming with respect to automotive and safety standards (AUTOSAR, ADSIL, SIL) and the automatic code generation using Matlab/Simulink will be considered.

Contenuti

Modelli di contatto ruota-asfalto (10 ore)
Parametri principali per i modelli di pneumatici 3D (slip, camber, caster e altri angoli). Modelli di pneumatici deformabili. Modello di quarto d'auto ed effetto delle masse sospese sul comfort di marcia.

Dinamica longitudinale (10 ore)
Limiti e obiettivi prestazionali. Modellazione del powertrain. Curve di coppia e potenza. Rapporti di trasmissione e loro ottimizzazione. Limiti di trazione. Carichi aerodinamici. Modelli numerici semplificati per la dinamica longitudinale e strumenti software basati su componenti.

Handling: dinamica laterale e 3D (10 ore)
Principali tipi di sospensione. Cinematica delle sospensioni. Centro di rollio.
Geometria delle masse. Stabilità, sovrasterzo e sottosterzo, grafici di stabilità.
Modelli numerici a molti gradi di libertà e strumenti software multibody.

Hardware integrato per sistemi conformi (1 ora)
Sensing, controllo, attuazione, ridondanza, alimentazione, isolamento.

Approccio strutturato alla progettazione del firmware (2 ore)
V-model, livelli di astrazione, validazione, verifica, documentazione.

Implementazione: il building system (4 ore)
Codice sorgente, preprocessore, compilatore, linguaggio assembly, codice macchina, funzionamento interno della CPU, registri, stack, assembler, linker, ottimizzazione.

Test e documentazione del software (2 ore)
Unit testing, analisi statica e dinamica del codice, copertura del codice, documentazione di processo, documentazione in linea, Doxygen, strumenti di authoring.

Sistemi di controllo versione (2 ore)
Sviluppo concorrente, VCS centralizzati e distribuiti, SVN, GIT, repository, update, commit, branching, tagging, merging.

Standard (1 ora)
Organismi di normalizzazione e loro funzionamento, stage codes.

Normative di sicurezza (2 ore)
Introduzione agli standard di sicurezza, safety integrity level, buone pratiche di programmazione.

Standard di programmazione (2 ore)
Motivazione, MISRA C, CERT C, Barr Group, esempi di regole.

Protocolli di comunicazione (2 ore)
CAN, CANopen, J1939, introduzione ai protocolli di comunicazione industriale.

ALU a virgola fissa (5 ore)
Formati numerici a virgola fissa, aritmetica a virgola fissa, formato frazionario normalizzato, calcoli con quantità normalizzate, esempi (legge di Ohm, osservatore di flusso magnetico per IM), strutture di calcolo TDL, µC vs. DSP, saturazione numerica in virgola fissa.

Calcolo in tempo reale (2 ore)
Approssimazione numerica di funzioni e calcolo differenziale, ottimizzazione.

Bootloader (1 ora)
MCU vs. FPGA e SoC, sequenza di avvio MCU, rilocazione della tabella dei vettori di interrupt, OpenBLT.

Watchdogs (1 ora)
Watchdog a timeout, watchdog finestrato, watchdog hardware, indipendenza, best practice.

Gestione e protezione della memoria (1 ora)
Paginazione, allineamento, MMU/MPU, memoria virtuale, controllo e gestione degli errori.

Model-based design (2 ore)
Generazione automatica del codice, model-in-the-loop, software-in-the-loop, processor-in-the-loop, rapid control prototyping.

Testi/Bibliografia

William F. Milliken e Douglas L., "Race car vehicle dynamics", SAE Society of Automotive Engineers, 1995, ISBN 978-1-56091-526-3.

Dispense del docente, standard e normative, documentazione dei tool software utilizzati.

Metodi didattici

Lezioni in aula ed esercizi con strumenti informatici.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale con domande sugli argomenti trattati a lezione e discussione sugli esercizi al calcolatore svolti durante il corso.

Strumenti a supporto della didattica

MATLAB, Simulink, sistemi hardware-in-the-loop.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carlo Concari

Consulta il sito web di Alessandro Tasora