HAL4SDV - Hardware Abstraction Layer for a European Software - Defined Vehicle Approach

Motivation

Das HAL4SDV-Projekt ist das erste einer Reihe von SDV-bezogenen Vorhaben, die von der Chips Joint Undertaking der Europäischen Kommission sowie von den nationalen Förderbehörden der Länder unterstützt werden, in denen die Partnerorganisationen ansässig sind. Das Gesamtvolumen des Projekts beträgt 64,5 Millionen Euro. Die Europäische Kommission investiert davon 17,8 Millionen Euro; dieser Betrag wird durch die nationalen Behörden auf das Doppelte aufgestockt.

Das Projekt wird von Andreas Eckel, TTTech Computertechnik AG, Wien, Österreich, koordiniert. Er leitet ein Konsortium von über 50 Partnern und verbundenen Partnern sowie 10 assoziierten Partnern. Beteiligt sind führende europäische OEMs, Tier‑1‑Zulieferer, große europäische Halbleiterhersteller, KMUs, akademische Einrichtungen und Stiftungen, die die europäische Automobilindustrie und relevante Forschungsbereiche vertreten.

Im Einklang mit den strategischen Forschungs- und Innovationsprioritäten der EU im Bereich elektronischer Komponenten und Systeme haben zentrale europäische Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und akademische Organisationen aus elf Ländern ein dreijähriges Projekt gestartet. Ziel ist es, innovative Methoden, Technologien und Prozesse für die Serienfahrzeugentwicklung nach 2030 zu entwickeln.

Die Mission des HAL4SDV-Projekts besteht darin, europäische Lösungen für softwaredefinierte Fahrzeuge (SDV) und Fahrzeuge der nächsten Generation voranzutreiben. Das Projekt verfolgt das Ziel, europaweite Aktivitäten zu harmonisieren und ein umfassendes SDV‑Ökosystem aufzubauen, das bestehende nationale Initiativen sowie internationale F&E‑Aktivitäten einbezieht. Durch die Fokussierung auf die Vereinheitlichung von Software‑Schnittstellen und Entwicklungsmethodiken soll HAL4SDV eine hardwareunabhängige Software‑Konfiguration ermöglichen und damit den Weg für einen „Software‑Defined Vehicle“-Ansatz in sicherheitskritischen und nicht sicherheitskritischen Anwendungen zukünftiger Fahrzeuge ebnen.

Projektziele

• Architektur einer SDV‑Plattform auf dem Stand der Technik, geeignet für sicherheitsrelevante und nicht sicherheitsrelevante Anwendungen

• Definition einer Hardware-Abstraction-Layer-(HAL)-Architektur im Kontext eines umfassenden „System + Software“-Ansatzes

• HAL‑Entwicklungen: Standardisierte Schnittstellen zu Sensoren, Aktoren, Rechenressourcen und persistentem Speicher; Abstraktion mithilfe von Hypervisoren; HAL‑Software‑Updates

• Aktualisierung zentraler HAL‑Softwarekomponenten

• Einsatz von HAL für sichere Enklaven zur Umsetzung von Zero‑Trust‑Konzepten

• Cloud‑basiertes Rapid Prototyping für SDV

• Nutzung bzw. Einbindung der COVESA‑VSS‑ und OSS‑SDV‑Initiativen

• IDS‑Lösung innerhalb eines Zero‑Trust‑Rahmenwerks

• Sicherheitsunterstützung für sicherheitsrelevante Automotive‑Anwendungen

• Sicherheitsunterstützung für sicherheitsrelevante Automotive‑Anwendungen (wie im Original doppelt aufgeführt)

• Portable Funktionen (WebAssembly)

• Modellierung von Echtzeitfähigkeiten und Skalierbarkeit bestehender SDV‑Lösungen zum Zugriff auf fahrzeuginternen Daten

• Vereinheitlichte Bereitstellung eines SDV‑Systems mit gemischter Kritikalität für den Zugriff auf fahrzeuginternen Daten

• Vereinheitlichte Bereitstellung eines SDV‑Systems mit gemischter Kritikalität für den Zugriff auf fahrzeuginternen Daten (wie im Original doppelt aufgeführt)

• Systemmodell & Datenanalyse: Nutzung und Weiterentwicklung eines Systemmodells (Hardware & Software) zur Beschreibung nichtfunktionaler Eigenschaften für Daten‑/Systemanalysen und mögliche Optimierungen

• Entwicklungs‑ und Konfigurationstools sowie eine ganzheitliche Virtualisierungs‑/Simulationsumgebung

Durchführung

Das HAL4SDV‑Projekt ist als Matrixorganisation aufgebaut und umfasst neun Work Packages (WP), die dem klassischen V‑Modell‑Ansatz folgen, sowie eine Reihe von Transversal Activities (TA), welche spezifische Entwicklungsdomänen abdecken (siehe Abbildung 2). Die Transversal Activities sind weiter untergliedert, indem sogenannte „Topics“ definiert werden, aus denen wiederum die einzelnen Bausteine abgeleitet werden. Die Work Packages gliedern sich in „grüne Entwicklungen“, die offene, nicht-differenzierende und nicht sicherheitsrelevante Open‑Source‑Arbeiten bezeichnen, und „goldene Entwicklungen“, die sich auf differenzierende, sicherheitsrelevante und IP‑bezogene Arbeiten beziehen (siehe Abbildung).

ITIV Beteiligung

Im HAL4SDV‑Projekt ist das KIT hauptsächlich in den Work Packages drei und vier beteiligt, die sich auf die Entwicklung von Simulations‑ und Entwicklungstools für die sichere Erstellung von Hardware‑Abstraktionssoftware für sicherheitskritische und nicht sicherheitskritische (Software‑)Komponenten in Systemen mit gemischter Kritikalität konzentrieren. Darüber hinaus betrachtet das KIT den Open‑Source‑Ansatz als einen wichtigen Baustein für eine offene, transparente und moderne Forschungslandschaft.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde vom European Chips Joint Undertaking im Rahmen des Rahmenpartnerschaftsabkommens Nr. 101139789 (HAL4SDV) finanziert, einschließlich der nationalen Förderung durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) unter der Fördernummer 16MEE0467. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.