SAFE4I - Sicherer Automatischer Entwurf für Industrieanlagen

Die industrielle Fertigung wird durch das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 und durch das Internet-der-Dinge in vielen Bereichen weiter vorangetrieben. In diesem Rahmen fordern entsprechende Standards zur funktionalen Sicherheit (Safety), wie IEC 61511 und IEC EN 61508, neben der Absicherung der Automatisierungslösung als Ganzes, auch die Absicherungen von Komponenten und Teilsystemen. Das vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) geförderte Verbundprojekt SAFE4I entwickelt zusammen mit 15 anderen Partnern Automatisierungslösungen zur Erzeugung funktional sicherer Software. Die Beschleunigung der Entwicklung funktional sicherer Software soll im Rahmen von SAFE4I durch die strikte Trennung des Entwurfs der geforderten Software-Funktionalität von den Maßnahmen zur Software-Absicherung erreicht werden.

Zur Absicherung der Software gegen Hardwarefehler, wie z.B. Speicherdefekte oder Übertragungsfehler bei Sensoren, müssen diese exakt in der Hardware abgebildet werden. Die Fachgruppe Schaltungstechnik implementiert im Rahmen von SAFE4I deshalb ein Niedrigenergie-IoT-Device, das als frei verfügbare Open-Source-Demonstrator-Plattform entwickelt werden soll. Das Niedrigenergie-IoT-Device besteht aus einem RISC-V-Prozessorkern mit TX/RX- und SPI-Kommunikationsschnittstellen. Zusätzlich wird der Prozessor durch eine drahtlose Komponente ergänzt, die es erlaubt diesen durch ein Wakeup-Signal zu aktivieren.

Das Niedrigenergie-IoT-Device wird aus existierenden Modellen der UC Berkeley und der ETH Zürich für einen Artix-7-FPGA und für eine CMOS-Chipfertigung mit TSMC 65nm Technologie synthetisiert. Die existierenden Verilog und SystemVerilog-Modelle werden im Projekt zusammen mit anderen Partnern durch Implementierungen in Verilog-A und SystemC-AMS ergänzt, um eine Simulation des Gesamtsystems auf mehreren Abstraktionsebenen zu ermöglichen. Neben der Entwicklung von Niedrigenergie-Hardware arbeitet die Fachgruppe Schaltungstechnik auch an der Erforschung von effizienten Fehlerinjektionsverfahren und an Sicherheitsmaßnahmen zur Absicherung der funktionalen Sicherheit.

Die RISC-V-Architektur wurde als Plattform gewählt, da sich diese seit einiger Zeit einer weltweiten Akzeptanz in Industrie und Forschung erfreut. Mittlerweile steht breite Palette von RISC-V-Hardwaremodellen und Software-Entwicklungswerkzeugen zur freien Verfügung.

Projektpartner: Infineon Technologies AG, Bosch Sensor Tec GmbH, COSEDA Technologies GmbH, FZI, HOOD GmbH, Itemis AG, Kapser & Oswald GmbH, Model Engineering Solution GmbH, OFFIS e.V., Robert Bosch GmbH, ScopeSET Technology GmbH, Technische Universität München, Universität Rostock, Universität Tübingen