global embedded electronics & networked system solutions
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Global Embedded Electronics & Networked SYstemSolutions
S. DUBE
Geensys ©03-09 2
Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
Geensys ©03-09 3
Qui sommes nous ?4 métiers complémentaires
L’outillage pour le développement, l’électronique,l’informatique industrielle et la mécanique :
Hardware : Numérique, analogique, puissance, radio.Software : Pour systèmes embarqués et débarqués.Mécanique : Développement, design et industrialisationde moules et pièces plastiques, prototypage rapide.Mécatronique : Associe des organes mécaniques et
électroniques, alliance de nos savoir-faire projets pourune Vision Système.
Présentation de GEENSYS
Geensys ©03-09 4
Présentation de GEENSYS
Historique1er Semestre 2001
Création d’Ayrton Technologypar 4 personnes issues del’industrie et du service.Démarrage Activité Assistance Technique etrecrutement des 1ers ingénieurs
2ième Semestre 2001
Ouverture du bureau d’étudesélectronique à Nantes
1er Semestre 2003
Mise en place du bureau d’étudesmécanique
2ième Semestre 2003
Déploiement Première plateforme2ème semestre 2003 Projet“plateau”
1er Semestre 2006
Ouverture du bureau d’étudesAyrTon Technology en Île deFrance
2ième Semestre 2006
Certification CMMI niveau 3 par leSEI (Software EngineeringInstitute)
1er Semestre 2007
Ouverture de Gate Technology :Joint-Venture vietnamienne
2ième Semestre 2007
Fusion entre AyrTon Technologyet TNI Software sous le nouveaunom de GEENSYS.
Geensys ©
Nantes, le 23/05/2007
Le 22 juin 2007Fusion de:
Expert des outils dedéveloppement système
pour l’embarquéEditeur d’outils
EE: Outils & Services
Consulting & IngénierieElectronique Embarquée
Expertise métier
Geensys ©
Solutions pour l’embarqué
Embedded ElectronicsDistributed &
Software DominantSystems
Outils et chaînes outillées
Solutions centrées exigences
et modèles
Services et ConseilProjets et Process
IngénierieProjets HW, SW et mécatroniquesBlocs d’IP (SW)
Geensys ©
Electronique numérique
Interface Homme Machine
Systèmes embarqués/Temps réel
Télécoms
Électronique Analogique
Mécanique,
Qualité
Télécommunications
Téléphonie Mobile
ElectroniqueGrand Public
Transport A/T
Multimédia/Services
Aerospaciale
Industrie
eeDéfense
Compétences/ Activité
Geensys ©
Automobile AéroDéfense
Train Industrie Télécoms
Ingénierie des exigencesReqtify
Process QualitéCMMI
ISO 26262 DO 254 SIL IEC 61508DO 178B
Consulting & Services d’ingénierie
GAP Analysis, SW Dvlpt, Intégration & Test, SW IP, Safety, Ingénierie: HW, SW & Mécatronique, bancs de Test
Positionnement
Développement et validation à base de modèlesRTBuilder
AUTOSAR Builder ControlBuild
Geensys ©03-09 9
Présentation de GEENSYS
Quelques ChiffresCréation : 20016 sites : Carquefou (siège), Paris, Eragny,Nancy, Brest et BoulogneCA fin 2007 : 17 M€Clients : 60 clients actifsCroissance : 30% par an depuis 3 annéesconsécutives (Prix Gazelle 2005)Effectif total : 245 personnes (97%d’ingénieurs)Recrutement : 2 embauches par semaine
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Exemples de produits
Car & Truck Instrument Clusters
Hardware and Software designPrototypes manufacturingProduct and vehicle QualificationIndustrialization transfer to manufacturingfacility in Turkey
Key Technologies:- Freescale 16 bit Freescale S12X- Stepper Motors- CAN network and KWP2000 diagnostic- LCD display and dot matrix
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Automotive
Autosar Basic So!ware
Development of Autosar Basic So&ware (BSW) for new generation ECUs• Communication module (CAN, LIN, FlexRay)• Autosar OS• Memory Manager• Diagnostic• I/O Hardware abstraction
Technical Environnement : - Renesas SH7xxx Microcontroller - Autosar ICC3 conformance class - Automated configuration process - Integration with Autosar RTE
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Electrical Appliances
Electronique de commande de sèche-linge(Équipe de 4 personnes sur 10 mois)
Développement de l’électronique de commande et de puissance Développement logiciel embarqué Validation et qualification du système
Environnement technique :• Conception électronique / routage /réalisation PCB et carte• Cible micro 8 bits Microchip PIC 18F• LCD 7 segments• Boutons poussoirs• Sorties de puissance• Capteurs de niveau et d’humidité
HW_DRYER
HW_POWERSUPPLY
D r yer State : tD r yer State
Filter State : tFilter State
Water LevelState : tWater LevelState
C ycleState : tC ycleState
U SER
Filter State : tFilter State
Water LevelState :
tWater LevelState
C ycleState : tC ycleState
D r yer State : tD r yer State
D r yer Pow er Supply : tD r yer Pow er SupplySTAR T/
R ESET
Filter C leanliness: tFilter C leanliness
HW_THERMOSTAT
_FILTERFILTER
Ther m ostatState:
tTher m ostatState
H um idity : tH um idity
HW_HUMIDITY_
THRESHOLD
Laundr yR esistance:
tLaundr yR esistance
Laundr yD C Filter ed :
tLaundr yD C Filter ed
LAU N D R Y
D r um Activation:
tD r um Activation HW_DRUM
_ENABLE
HW_DRUM
_CYCLED R U M
D r um R otation:
tD r um R otation
HW_DRUM
LeftR otationEnable:
tR otationEnable
R ightR otationEnable:
tR otationEnable
M otor Pow er Supply:
tM otor Pow er Supply
H EATER
H eater Pow er Supply:
tH eater Pow er SupplyH eater Activation: tH eater Activation
Water Level: tWater Level
HW_WATER_
FILTERWATER TAN K
Water Sw itch:
tWater Sw itch
Water Sw itchState
tWater Sw itchState
HW_LED
HW_THERMOSTAT
Ther m ostatVoltage:
tTher m ostatVoltage
HW_WATER_ISOL
HW_HUMIDITY_
SENSOR
HW_HEATER
Laundr yD utyC ycle :
tLaundr yD utyC ycleHW_HUMIDITY_
FILTER
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Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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L’électronique dans un véhicule
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Le schéma Constructeur/Fournisseurs
Constructeur Automobile – Gestion du véhicule complet => Approche système
Equipement 1 – Equipementier n°1
Equipement 2 – Equipementier n°2
Equipement 3 – Equipementier n°3
Equipement 4 – Equipementier n°4
Fournisseur Hw
Fournisseur semiconducteurs
Fournisseur Sw
Fournisseur Outillages
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Avant 1990:
Historique
Calculateur 1 Calculateur 2 Calculateur 3
F1 F2
F3
F4 F5 F6 F7
E/S E/S E/S
Geensys ©03-09 17
Depuis 1990:
Historique
Calculateur 1 Calculateur 2 Calculateur 3
F1 F2
F3
F4F5
F6 F7
Réseau communiquant (CAN, VAN, etc…)
E/S E/S E/S
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Établissement de standards de référencepour l’automobile (BMW, Bosch,DaimlerChrysler, …):
Consortium OSEK (Systèmes ouverts etinterfaces correspondantes pour l’électronique desvéhicules automobiles):
- OSEK COM- OSEK TIME- OSEK OS
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Premières bases de standardisation
Calculateur 1
F1 F2
F3
Hardware
Drivers logiciels (pilotes des périphériques)
OSEK
– OS/TIM
EOSEK - COM
Composant logicielapplicatif (F2)
Composant logicielapplicatif (F1)
Composant logicielapplicatif (F3)
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De plus en plus de calculateursAccroissement de la complexité desfonctions traitées et interdépendancesdes fonctionsFlexibilité faible (un calculateur = unfournisseur)Intégration système difficileDe plus en plus de contraintes detemps pour exécuter ces fonctions
Situation actuelle
La conception d’un véhicule devient la conception d’un système complet et ne consiste pas uniquement à l’assemblage de fonctions
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Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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AUTOSAR :AUTomotive Open System ARchitecture
Groupe international (consortium)ObjectifStandardisation des architectures des calculateurs électroniques
Composition du consortium- Constructeurs Automobiles- Équipementiers- Bureaux d’études en développement logiciel- Fabricants de semi-conducteurs
Geensys ©03-09 23
Core Partner : Constructeurs AutomobileEt initiateurs du projetBMWBOSCHVOLKSWAGENPSA PEUGEOT – CITROENFORD ….Premium Member : Participants actifs du standardARMFREESCALEVALEORENAULT…GEENSYS…Associate Member :Utilisateurs du standard
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Contexte du standardExemple d’application
Tachometer ABS ECU AIR CONTROL UNIT DASHBOARD
CAN BUS
F1 F2 F4F3
F5
F6 F7 F8 F9
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Les objectifsUne approche système indépendantedes calculateurs
Répartition des fonctions
Diminution du coût de revient véhicule
Développement de fonctions logiciellesindépendantes du Hardware
Geensys ©03-09 26
Les différentes motivations
Constructeurs Automobiles
Equipementier
FournisseurOutillage
-Disponibilité de modules logiciels stables, certifiés, réutilisables-Mise en concurrence de différentes solutions-Se focaliser sur les fonctions innovantes
-Réutilisation modules logiciels-Modules logiciels peuvent être réutilisés entre différents équipements pour différents constructeurs
-Fourniture de chaine d’outils intégrés pour aide à la conception
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Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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Méthodologie - Objectifs
Une approche système – par étapes (dugénéral au particulier)
Standardisation de fonctions
Standardisation des modèles architecturaux
Principes de réutilisation et configuration
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Méthodologie - Définitions
Virtual Functional Bus : Moyen d’échanges dedonnées indépendant du matériel
RTE : Run Time Environment -> Couched’abstraction du matériel
BSW : Basic Software => Logiciel de baseservant au fonctionnement des calculateurs
Geensys ©03-09 30
Méthodologie – Vue d’ensemble (1)
F1 F2
Spécification
Définition des composants logiciels applicatifs et
comportements
Intégration des SWC dans le Virtual Functional Bus
-Définition des interfaces
1
2F1 F2
Description des cartes électroniques
(ECU)
3Ecu 1 Ecu2
Définition de
l’application
System
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Méthodologie – Vue d’ensemble (2)
Définition des contraintes système (Messagerie, topologies réseaux…)
Attribution des fonctions aux calculateurs électroniques
4
5
6Configuration du logiciel de base (BSW et RTE)
F1Ecu1
F2Ecu2
F1
RTE
BSW
HW
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Méthodologie - Principe
Standardisation des formats de description :Tout est orchestré au travers de fichiers XML
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Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Une application système véhicule est une applicationtemps réelle
Modèles de description d’application
Interfaces
Comportement
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Software Component & Compositions
SWC1 SWC2
Composition Atomic Software ComponentInterface
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Interfaces et modes de communication (1)
Sender-Receiver
Software Component - Sender
Le mode de communication sender-receiver est un modeasynchrone. On peux faire l’analogie du mode sender-receive avecle principe de « mailbox » standard.
Un « sender » peut envoyer une information de 1 à n« receivers »
Software Component - Receiver 1
Software Component - Receiver 2
Send_info
receive_info
receive_info
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Interfaces et modes de communication (2)
Client-Server
Software Component - Server
Le mode de communication client-serveur fourni des services quipeuvent être utilisés de façon synchrone ou asynchrone par lesclients.
Software Component - Client 1
Service_provided
Service_request
Software Component - Client 2
Service_request
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Etape 1&2 : Définition de l’application
La conception interne d’un SWC : Runnables(1)
Un Software Component est composé de un à plusieurs runnables
Un runnable est un processus séquentiel synchrone (process) ayant unepriorité et un contexte d’exécution.
Les runnables sont activés par des RTE Events
Geensys ©03-09 39
Etape 1&2 : Définition de l’application
La conception interne d’un SWC : Runnables(2)
Runnable 1
Runnable 3
Runnable 2
SWC
Inter-runnable variable
Geensys ©03-09 40
Etape 1&2 : Définition de l’application
Le virtual functional Bus
Gestion odomètre
Gestion affichage
VFBvitesseSend_distance
receive_distance
Gestion niveau carburant
Gestion Niveau d’huile
ECU1 ECU2
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Les Sensors/Actuators (1)
Gestion odomètre
Gestion niveau carburant
Sensor niveau de carburant
IoHwAbstraction
Sensor Vitesse/distance
IoHwAbstraction
Gestion affichage
ActuatorVoyants
IoHwAbstraction
Description faite avec un outil
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Etape 1&2 : Définition de l’application
Les Sensors/Actuators (2)
- Sensor/Actuator: Composants logiciels applicatifsdestinés à mettre en forme les données provenant desEntrées/sorties physiques de la carte.
- Io Hardware Abstraction: Couche d’interface permettantl’accès aux données du Hardware.
Les Sensor/Actuators doivent être positionnés sur la même ECU quel’IoHwAbstraction fournissant les données.
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Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU)
Mémoires(RAM, Flash,
Eeprom)
E/SSpecifiques
E/SStandards
(Analogiques, numériques)
Réseaux (CAN, LIN, FLEXRAY)
RTEInterface standard
OS
Services gestion mémoire –
standard
Couche d’abstraction ECU
Couche d’abstraction µC
Services gestion réseau –
standard
Services E/S (IoHwAbstraction)
Complex Device Driver
BSW
HW
Vue schématique
Interface standard
Geensys ©03-09 45
Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU)Vue Autosar
Geensys ©03-09 46
Etape 3 : Description des cartes électroniques (ECU)
Pour chacune des cartes électroniques:
- Services à disposition
- Entrées/Sorties à disposition
- Microcontroleur utilisé
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Agenda
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Etape 4: Description des contraintes système
Focalisation sur les topologies réseaux
Geensys ©03-09 49
Etape 4: Description des contraintes système
Pour chacun des réseaux:
- Définition messagerie et protocole de communication
- Contraintes réseau
- Phases de vies
Geensys ©03-09 50
Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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Etape 5 : Attribution des fonctions aux ECUs
Gestion odomètre
Gestion niveau carburant
Sensor niveau de carburant
IoHwAbstraction
Sensor Vitesse/distance
IoHwAbstraction
Gestion affichage
ActuatorVoyants
IoHwAbstraction
ECU 1 ECU 2
Send_carburant
Receive_carburant
Ce port sera implémenté au travers
d’un réseau
Geensys ©03-09 52
Etape 5 : Attribution des fonctions aux ECUs
Le principe de cette étape consiste donc à définir le média de communication utilisé par les ports.
Ainsi, il est possible de « déplacer » facilement les fonctions d’une ECU à une autre.
Geensys ©03-09 53
Présentation de GEENSYSLe développement électronique actuelContexte du standard AutosarConcepts généraux - MéthodologieEtape 1&2 : Définition de l’application (fonctionnel)Etape 3 : Description des cartes électroniquesEtape 4 : Description des contraintes systèmesEtape 5 : Attribution des fonctions aux cartesélectroniquesEtape 6 : Configuration RTE et BSW
Agenda
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Etape 6.1: Le RTER.T.E : Run-Time Environment
Unique par ECU
Est une couche d’interface entre applicatifs (SWC) etBSW
Toutes les configurations apportées sont statiques
Les modèles XML de description permettent unegénération automatique des codes sources
Geensys ©03-09 55
Etape 6.1: Le RTEPermet la communication entre 2 SWC d’un meme ECU
Gestion odomètre
Gestion niveau carburant
Sensor niveau de carburant
IoHwAbstraction
Sensor Vitesse/distance
IoHwAbstraction
Gestion affichage
ActuatorVoyants
IoHwAbstraction
ECU 1 ECU 2
Send_carburant
Receive_carburant
Geensys ©03-09 56
Etape 6.1: Le RTEPermet la communication entre 2 SWC de 2 ECUs
Gestion odomètre
Gestion niveau carburant
Sensor niveau de carburant
IoHwAbstraction
Sensor Vitesse/distance
IoHwAbstraction
Gestion affichage
ActuatorVoyants
IoHwAbstraction
ECU 1 ECU 2
Send_carburant
Receive_carburant
Geensys ©03-09 57
Etape 6.1: Le RTEPermet la communication entre 2 Runnables d’un meme SWC
Runnable 1
Runnable 3
Runnable 2
Inter-runnable variable
Geensys ©03-09 58
Etape 6.1: Le RTEPermet l’accès aux services du BSW au travers des interfaces
standard
Geensys ©03-09 59
Etape 6.2: Le BSWB.SW : Basic SoftWare
Unique par ECU
Ensemble de logiciels décomposé en modulesfournissant des services d’accès à l’ECU et à deservices standards.
Principe d’Autosar : Décomposer le logiciel de base encouches configurables.
Geensys ©03-09 60
Etape 6.2: Le BSWB.SW : Basic SoftWare
Couches de services indépendantes du Hw.
Ces couches sont configurables en fonction du Comportement
requis par les applicatifs.
Geensys ©03-09 61
Etape 6.2: Le BSWB.SW : Basic SoftWare
Couches ECU Abstraction.
Ces couches sont dépendantes des
services et de l’architecture fournie par la carte
électronique.
Geensys ©03-09 62
Etape 6.2: Le BSWB.SW : Basic SoftWare
Couches Microcontroller Abstraction (MCAL).
Ces couches sont dépendantes de l’architecture
du microcontroller.
Geensys ©03-09 63
Etape 6.2: Le BSWB.SW : Basic SoftWare – Exemple de services
Geensys ©03-09 64
Etape 6.2: L’OSOperating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS
OS
SW-Cs
RTE
BSW
SchedulerBSW modules
Access to OS services
No direct access to OS
services
Geensys ©03-09 65
Etape 6.2: L’OSOperating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS
Running
SuspendedWaiting
Ready
Activate
(2)
Terminate
(1)
Preempt
(5)
Wait
(4)
Release
(3)
Start
(6)
Extended
tasks only
Basic and
Extended tasks
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Etape 6.2: L’OSOperating System : Basé sur OSEK Time / OSEK OS
Les Modules BSW utilisent l’OS au travers duBSW Scheduler qui cadence l’exécution de ces« tâches »
Geensys ©03-09 67
Etape 6.2: La gestion mémoireB.SW : Basic SoftWare – Exemple de services – gestion
mémoire
External
FlashExternal
Flash
External
EEPROMExternal
EEPROM
Flash DriverFlash DriverEEPROM
DriverEEPROM
Driver
Flash EEPROM EmulationFlash EEPROM EmulationEEPROM AbtractionEEPROM Abtraction
NvRam Manager
Memory Abstraction Interface
EEPROM Abtraction
EEPROM
Driver
External
EEPROM
RTE
SPI Handler Driver
Internal
EEPROM
EEPROM
Driver
FOR EXTERNAL EEPROMFOR INTERNAL EEPROM
Flash EEPROM Emulation
Flash Driver
External
Flash
Internal
Flash
Flash Driver
FOR EXTERNAL FLASH FOR INTERNAL FLASH
FOR EEPROM FOR FLASH
MEMORY STACK
CRC
Chacun des modules Logiciels possède des
fichiers XML de configuration
Fichiers XML de
configurationBSWSch OS
Geensys ©03-09 68
Etape 6.2: La gestion mémoireB.SW : Basic SoftWare – Exemple de configuration
EEPROM SPI
NvRam Manager
Memory Abstraction Interface
EEPROM Abtraction
EEPROM
Driver
External
EEPROM
RTE
SPI Handler
Driver
FOR EXTERNAL EEPROM
FOR EEPROM
MEMORY STACK
CRC
XML
BSWSch OS
Description des zones mémoires et de leur mode de gestion
XMLDescription des EEPROM Physiques
Description des Caractéristiques de l’EEPROM
XML
Description du fonctionnement de la cellule SPI du microcontroleur
XML