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1 Renesas Programa Universitário Conheça o mundo Renesas Renesas Electronics America Inc. Leonardo Afonso, FAE, REBR Date: 10/10/2012 Rev A

2 Renesas # 1 em soluções de MCU 2

3 Histórico da Renesas A Renesas Electronics surgiu da junção de grandes e conceituados fabricantes de semicondutores japoneses Primeiramente, em 2003 as empresas Mitsubishi e Hitachi se juntaram formando a Renesas (Renaissance Semiconductor for Advanced Solutions), e em 2010 a NEC entrou para sociedade. 3

4 Histórico da Renesas 4

5 Os três pilares da RENESAS A sinergia entre nossos três segmentos de produtos nos deixa aptos a gerar as melhores soluções. Microcontroladores e Microprocessadores #1 do Market share Mundial ASIC, ASSP & Memórias Tecnologia avançada e comprovada Soluções para inovação Componentes analógicos e de potência Portfólio extenso e de alta qualidade R&D Avançado. estratégia de fabricação duplicada. Alta gama de tecnologias de fabricação. 5

6 Porquê utilizar as soluções RENESAS? 6

7 Soluções Automotivas 7

8 8

9 9

10 Renesas MCUs 10

11 Standard Microcontroller Portfolio Superscalar, MMU, Multimedia Up to 1200 DMIPS, 45, 65 & 90nm process Video and audio processing on Linux Server, Industrial & Automotive High Performance CPU, Low Power Up to 500 DMIPS, 150 & 90nm process 600uA/MHz, 1.5 ua standby Medical, Automotive & Industrial High Performance CPU, FPU, DSC Up to 165 DMIPS, 90nm process 500uA/MHz, 2.5 ua standby Ethernet, CAN, USB, Motor Control, TFT Display True Low Power Up to 44 DMIPS, 130nm process 66 ua/mhz, 0.2 ua standby Compatibility with R8C and 78K Low Power General Purpose Up to 25 DMIPS, 150nm process 190 ua/mhz, 0.3 ua standby ~256KB, 10~144pin Up to 10 DMIPS, 130nm process 350 ua/mhz, 1 ua standby ~128KB Flash, 14~100pin 11

12 Uma introdução aos RTOS 12

13 O que é um RTOS? O Acronimo RTOS significa Real Time Operatinal System, em alguns lugares é chamado de Kernel ou Real Time Kernel. Apesar do nome similar a maioria dos RTOS são bem diferentes dos Sistemas Operacionais de computadores como o Windows ou Linux. Existem diversos RTOS no mercado como o Micrium, CMX, FreeRTOS e etc. 13

14 Diferenças entre um OS para um RTOS OS (de computador) Suas aplicações são compiladas separadamente do OS Quando você liga o computador apenas o OS é acionado RTOS Sua aplicação é compilada junto com o RTOS No boot sua aplicação toma o controle primeiro e depois inicializa o RTOS. Assim, a aplicação e o RTOS estão muito mais interconectados, nenhum roda sozinho 14

15 Diferenças entre um OS para um RTOS O RTOS não se proteje das aplicações como um OS de compudor faz. Razão: Para melhor performance. Para salvar memória apenas algumas partes do RTOS são compiladas, apenas aquelas que serão utilizadas. A maioria dos RTOS permitem ser configurados antes de ser juntado a sua aplicação, deixando você livre para retirar funções desnecessárias. 15

16 Tasks O bloco mais básico de software de um RTOS é chamado de Task. As Tasks são simplesmente subrotinas. Cada tarefa pode estar em um destes três estados: Running(Rodando), Ready(Pronta), Blocked(Bloqueada). 16

17 Scheduler É a parte do RTOS que decide qual task será executada Diferentemente do schedule do Windows ou Linux, os schedulers dos RTOS são bem mais simples. Geralmente seguem os niveis de prioridade de cada task: As de mais alto nivel de prioridade rodam primeiro enquanto as outras esperam em Ready, independente do fenômeno de Starvation. 17

18 Scheduler Uma tarefa irá se bloquear quando ela decidir que necessita de alguma coisa para continuar. Enquanto uma tarefa esta Bloqueada, ela estará inativa e a CPU não pode roda-la. Sendo assim, apenas uma interrupção (ISR) ou outra trarefa pode tira-la deste estado. As Tasks e interrupções podem tirar outras Tasks do Block mas apenas o scheduler pode colocar uma tarefa em Running. 18

19 Scheduler O Scheduler geralmente é Preemptivo ou Cooperativo: Cooperativo: ISR O sinal de interrupção deixa a task A em Ready Task A Task B A task A não pode rodar até que a task B acabe Time 19

20 Scheduler Preemptivo O sinal de interrupção deixa a task de maior prioridade em Ready ISR A task de maior prioridade é colocada em running High-Priority Task Low-Priority Task Time 20

21 OSEK RTOS 21

22 Inovação Assuma o controle de projetos integrados com um sistema operacional e ferramentas projetadas. 22

23 Introduçao ao Sistema Operacional OSEK O que é o OSEK? Por que usar OSEK Um Overview do OSEK OS, dos seus objetos e sua configuração Como construir aplicações com o OSEK OSEK OS: O Futuro 23

24 O que é o OSEK OS? Um RTOS permite particionar e controlar aplicações que rodam na CPU, enquanto responde eficientemente as interrupções Benefícios do OSEK OS Um Scheduler muito eficiente para tasks e interrupções. Criação de seções de códigos critica. Trigger baseado em tempo para tasks. Suporte para debbug. Ele não porporciona: Drivers Gráficos, sistema de arquivos nem comunicações. Gerações de novas tasks Proteção de memória Suporte para Multi Core 24

25 Porquê usar o OSEK OS? O desenvolvimento de softwares embarcados é geralmente muito atrelado ao produto ou projeto. Reduce Costs New Features New Hardware Shorter Development Cycles Deadlines Code Reuse Maintenance resultando em uma perda de controle no desenvolvimento do software. 25

26 Porquê usar o OSEK OS? Beneficios Especificação de interfaces padrão Redução de custos no desenvolvimento. Melhora na qualidade de controle do software. Independência de implementações individuais. Arquitetura eficiente: Configurável e escalável Abstração do HW e do compilador Melhor particionamento e manutenção da aplicação Configurações estáticas geram menor overhead Padrão maduro Usado em milhões de ECUs em todo o mundo Usado em todas as classes de produtos eletrônicos para veículos Body controllers Powertrain Chassis Multimedia 26

27 OSEK Origem OSEK / VDX resultou da junção de esforços de normalização franceses e alemães OSEK = Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik im Kraftfahrzeug Open Systems and the Corresponding Interfaces for Automotive Electronics VDX = Vehicle Distributed executive OSEK é um projeto conjunto da indústria automotiva Industry standard for an open-ended architecture for distributed control units in vehicles As especificações resultantes estão abertas para qualquer pessoa usar OSEK foi padronizado pela ISO ISO Veículos rodoviários - interface aberta para aplicações embarcadas automotivas 27

28 As especificações do OSEK Overview OSEK é mais do que apenas o sistema operacional! Existe uma série de especificações complementares Uma liga é usada para identificar especificações Certificação está disponível. Veja para mais detalhes 28

29 As especificações do OSEK Sistema Operacional Existem três especificações em torno do OS OSEK (OS) Um sistema operativo orientado a eventos OSEK implementação da linguagem (OIL) Uma descrição baseada em texto para a configuração OSEK Portátil entre ferramentas de desenvolvimento OSEK Run timeinterface (ORTI) Uma interface que permite que um depurador apropriado veja o status do OS 29

30 As especificações do OSEK Comunicações OSEK também fornece especificações para a comunicação OSEK COM Permite a comunicação através de um barramento CAN OSEK Network Management (NM) Serve de base para as funções de controle distribuído OSEK Time Time-triggeded para ambientes com sistemas altamente confiáveis 30

31 OSEK OS - Objetos Tasks blocos de funcionalidade que são chamados em Runtime ISRs Manipuladores de interrupções Events Permite a sincronização de tarefas Resources Cria seções críticas do código, dando acesso atômico aos dados ou periféricos Counters & alarms Da base de tempo disparando as tarefas 31

32 Configuração do OSEK OSEK OS é configurado estaticamente Todos os objetos são definidos com antecedência Não pode ser criado em runtime Armazenadas como texto em arquivo OIL Permite a portabilidade entre as ferramentas Permite a implementação eficiente execução rápida Baixo consumo de memória Normalmente em torno de 2% do total de aplicação Permite análise em tempo real Com a aplicação apropriada e ferramentas Algumas restrições podem ser aplicadas CPU rtk_cpu { OS RTKOS { STATUS = EXTENDED; STARTUPHOOK = TRUE; SHUTDOWNHOOK = FALSE; ERRORHOOK = FALSE; PRETASKHOOK = FALSE; POSTTASKHOOK = FALSE; USEGETSERVICEID = FALSE; USEPARAMETERACCESS = FALSE; }; APPMODE OSDEFAULTAPPMODE { }; TASK B { PRIORITY = 1; SCHEDULE = FULL; ACTIVATION = 1; AUTOSTART = FALSE; }; TASK A { PRIORITY = 2; SCHEDULE = FULL; ACTIVATION = 1; AUTOSTART = FALSE; }; TASK osek_idle_task { SCHEDULE = FULL; ACTIVATION = 1; AUTOSTART = TRUE; }; ISR isr1 { CATEGORY = 2; }; 32

33 OSEK Conformance Classes OSEK OS suporta 4 classes de conformidade Permite escalabilidade no desenvolvimento de aplicações e implementações eficientes do OS Overhead por tarefa aumenta com o número de recursos Classe de Conformidade Básica 1 - Destinado a aplicações puramente embarcadas As tasks têm prioridades exclusivas Overheads As tasks não podem esperar para eventos Ativações única Classe de Conformidade Básica 2 Tasks podem compartilhar prioridades As tarefas não podem esperar para eventos BCC2 Pode usar fila Classe de Conformidade estendida 1 BCC1 Tarefas têm prioridades exclusivas As tarefas podem esperar para eventos Ativações única Classe de Conformidade estendida 2-Destinado a aplicações highend Tasks podem compartilhar prioridades As tarefas podem esperar para eventos Ativações única ECC1 ECC2 Features 33

34 Como construir aplicações com o OSEK Aplicação Preemptiva ISR 1 ISR 2 Para rodar interrupções mais rápidas a ISR categoria 1 funciona fora do OS A ISR categoria 2 rodamesporadicame nte e ativa uma task ISR categoria 2 de um timer de 1ms Contador registrando os ticks Alarme ativando uma task periódica ISR 3 ISR 4 Counter Alarm 10ms Alarm 5ms Task esporádica de alta prioridade Task periódica de 10ms Task periódica de 5ms Idle task Time (ms) 34

35 Como construir aplicações com o OSEK Aplicação Cooperativa As tasks podem criar pontos de programação para permitir que as tarefas de maior prioridade executem cooperativamente Pode ser útil para portar código comum para um OS IRS categoria 2 ativam as tasks As tasks de alta prioridade não rodam imediatamente Tarefa cria ponto de agendamento para evitar monopolizar a CPU ISR 1 ISR 2 ISR 3 Low priority task Mid-priority task High priority task Idle task Time (ms) 35

36 Como construir aplicações com o OSEK Suporte ao debug OSEK OS tem dois níveis Standard build: verificação de erro mínima, a fim de ser pequeno e rápido Extended build : verificação completa de erros e debug hooks É possível recuperar um código de erro, a API que o causou e os parâmetros passados na chamada ORTI permite um depurador apropriado para ver o status OS em runtime Qual tarefa está em execução O que indica as outras tarefas estão em Traçar o perfil de execução do sistema 36

37 OSEK O Futuro OSEK tem sido um padrão estável durante 10 anos No entanto, o mundo se move em Mais funcionalidades, novo hardware, conceitos melhores... AUTOSAR - Baseia-se na OSEK OS para oferecer: O mesmo conjunto de funcionalidades e APIs Suporte para proteção de memória e tempo Suporte para CPUs multicore XML de configuração Conceitos-chave de escalabilidade e eficiência são mantidos 37

38 Sumário OSEK define um conjunto de padrões abertos OSEK OS é o componente do sistema operacional de OSEK Implementação eficiente via configuração estática e classes Dead lock free através do Priority Ceiling Protocol. Construir uma variedade de aplicações usando o sistema operacional e controles de objetos Suporte a depuração extensa Roteiro para o futuro através AUTOSAR 38

39 Questões O que é uma task? Qual a diferença entre um OS de computador e um RTOS para sistemas embarcados? Como o Scheduler de um RTOS pode operar? Qual a diferença entre um RTOS Preemptivo e um Cooperativo? 39

40 Renesas Ecosystem: Recursos Online Dedicated Website br.renesas.com Online Training Online Community 3 rd -Party Network Downloads, alerts and more Facebook Group Blog Twitter news 40

41 Renesas Electronics America Inc.

42 Referências Gordon M., ID 711L: Getting Started with a Real-Time Kernel, Em: <http://www.renesasinteractive.com>, Acesso em: 07/10/2010. Dickie J., ID 025C: An Introduction to the OSEK Operating System, Em: Acesso em: 07/10/2010. D. Simon E., An Embedded Software Primer, Chapter 6. Em: <http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0cd0qfjaa&url=http%3a %2F%2Fwww.eie.polyu.edu.hk%2F~enjimmy%2FIES%2FRTOS.ppt&ei=SWp9UMHeF4m88ATKzoC4DQ&usg=A FQjCNHW4dD-4WChVWh05JUe_GHqTyqD5A>, Acesso em: 07/10/

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