Altia Entwicklung von Automotive-Clustern leicht gemacht

Der Instrumenten-Cluster im Auto erlebt eine Modernisierung. Displays übernehmen immer größere Anteile des Clusters, da sowohl die Kosten für die Displays als auch die Kosten für die nötige Ansteuerungselektronik sinken. Damit ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten, die es zu nutzen gilt.

In vielen Fällen ist der Cluster heute eine Kombination von klassischen Zeigerinstrumenten und einem Display. Auf dem Vormarsch sind aber schon voll-graphische Cluster, die nur noch aus einem großen Display bestehen.

All die verschiedenen Implementierungen haben gemeinsam, dass das Kombiinstrument die wesentliche, zentrale Informationsschnittstelle zwischen Fahrer und Auto ist. Deshalb ist die Entwicklung mehr als nur die typische Herausforderung, wie wir sie von Standard-Mensch-Maschine-Schnittstellen kennen. Es müssen vielmehr weitere Faktoren beachtet werden: Alle Informationen und Funktionen müssen leicht verständlich sein. Darüber hinaus muss das gesamte embedded Cluster-System performant und fehlertolerant sein. Zusätzlich stellt sich zunehmend die Aufgabe, dass fahrsicherheitsrelevante Informationen geeignet dargestellt werden müssen. Kenntnisse, die wir aus der Entwicklung von kleineren Fahrerinformationssystemen gewonnen haben, müssen erheblich erweitert werden. Lassen Sie uns vier entscheidende Aspekte beleuchten:

  • Bildschirme verschiedener Auflösungen und Größen,
  • moderne Graphik-SoCs (System on Chip),
  • Sicherheitszertifizierung und
  • Programmierung in C.

Im Automobil haben nicht alle dargestellten Bildschirminhalte die gleiche Informationsrelevanz. Zum Beispiel ist es gut zu wissen, wenn die Wischwasserflüssigkeit im Auto zu Ende geht. Ein Statuselement im Kombiinstrument des Autos liefert diese Informationen schnell und einfach. Wichtiger ist es aber zu wissen, falls die Bremssystemsteuerung versagt. Der Stand des Wischwassers ist nicht sicherheitskritisch. Das ordnungsgemäße Funktionieren der Bremsen jedoch schon.

Für Anzeigeelemente von Geschwindigkeit und Drehzahl streben die meisten Automobilhersteller heute nach Bildwiederholraten von mindestens 60 Hz, um eine ebenmäßige Erscheinung der dargestellten Zeiger zu erreichen und um die Informationen in Echtzeit zu aktualisieren. Andere Graphiken – wie Kraftstoff- und Fahrzeugstatus – können mit Aktualisierungsraten von 30 Hz oder weniger laufen. Unterschiedliche Aktualisierungsraten für verschiedene Bildschirminhalte zu haben, ist eine Abkehr von traditionellen Grafiksystemen, in denen sich einfache Ansätze nur auf den Bildschirm beziehen, und mit jeder Aktualisierung des Bildschirms auch jedes Element aktualisiert wird. Für eine effektivere Vorgehensweise ist es erforderlich den Code neu zu entwerfen, um verschiedene Inhalte separat behandeln zu können. Dies kann durch die Schaffung von eigenen Tasks erreicht werden, die die verschiedenen Inhalte/Elemente unterschiedlich oft aktualisieren. Das geschieht unterstützt durch sogenannte Hardware-Layer, mit denen man unterscheiden kann, was momentan neu gezeichnet wird (wir kommen später nochmals auf die Vorteile von Hardware-Layern zu sprechen). In diesem Zusammenhang, ist es wichtig zu beachten, dass der gewählte Ansatz sich nicht nachteilig auf die Performance auswirkt, da Bildaktualisierungsraten von 60 Hz auf einer kleineren Hardware zu realisieren schon alleine eine Herausforderung sein kann.