Fault-Tolerant and Secure Automotive Embedded Systems
- Reference number
- RIT08-0056
- Start and end dates
- 090101-111230
- Amount granted
- 11 000 000 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
The proposed research deals with the development of design techniques for fault-tolerant and secure embedded systems for automotive applications. In particular, the following three workpackages will be carried out: 1. Development of software-based fault tolerance techniques for handling transient faults in systems under strict timing and QoS constraints; analysis and integration of novel fault models typical for next generations integrated circuits used in automotive applications; and integration of fault tolerance techniques, in the global context of system level analysis, design and optimization. 2. The second workpackage will address two security aspects. One is how to prevent the introduction of security vulnerabilities in automotive software. The other is to address security failures at run-time by developing mechanisms to detect and handle them. 3. Development of a flexible middleware layer that is responsible for resource allocation and handles tasks generated as response to detected faults, security threats, and potentially unexpected processor and bus loads at run-time. This middleware will have the overall responsibility of maintaining the required global QoS, reliability and security. The results of the research activities will be integrated together in a demonstrator which simulates the execution of automotive applications in a multiprocessor architecture with various communication channels.
Popular science description
Inbyggda datorsystem existerar i alla aspekter av vårt vardagliga liv, allt ifrån hemelektronik och kommunikationstillbehör till multimediatillbehör och fordon. Moderna fordon innehåller en hel del elektronik och mjukvara utvecklade för styrsystem, säkerhet och förarassistans. Nyare finesser är automatisk parkeringsassistans, system för att hitta information om döda vinklar samt navigationsdatorer med realtidsuppdatering av trafikinformation. Eftersom inbyggda system tar över mer och mer funktionalitet så är det ytterst viktigt att dessa är pålitliga, feltoleranta och säkra. En annan tydlig trend i det här sammanhanget är bytet till nätverksbaserade arkitekturer med flera processorer. Fordonsapplikationer har tidigare och i dagsläget bestått av funktioner som exekverar på tillägnade hårdvarunoder. Denna restriktiva mappning av funktionalitet har medfört flera problem: antalet hårdvarunoder har ökat dramatiskt, vilket har lett till höga kostnader och prestandaförsämringar; lösningarna är icke-optimala med avseende på ett flertal aspekter, till exempel icke-optimal användning av de tillgängliga beräknings- och kommunikationsresurserna; ny funktionalitet, till exempel “brake-by-wire”, är en naturligt distribuerad applikation och kan därför inte implementeras med en hårdvarunod. Det har därför blivit viktigt att minska antalet hårdvarunoder genom att integrera flera funktioner på en nod och samtidigt distribuera viss funktionalitet över flera noder. Den nätverksbaserade arkitekturen med flera processorer och kommunikationslänkar för fordonsapplikationer är en plattform som möjliggör implementation av effektiva feltolerans- och säkerhetsmekanismer eftersom denna arkitektur innehåller hårdvaruredundans. Samtidigt skapar denna typ av arkitektur en enorm designkomplexitet och ytterligare säkerhetshål som möjliggör uppsåtliga attacker. För sådana komplexa inbyggda system behövs därför kraftfulla designmetoder som på ett integrerat sätt tar hänsyn till feltolerans- och säkerhetsaspekter för att möjliggöra uppfyllandet av krav på tillförlitlighet och säkerhet. Detta projekt ämnar att, med ett tydligt fokus på fordonsapplikationer, utveckla designmetoder för feltoleranta och säkra inbyggda system med nuvarande och framtida arkitekturer bestånde av flera processorer.