Performance measurement on a single processor Head-Up Display

Abstract

During recent years, there has been an exponential increase in the ubiquity of embedded systems, leading to improvements in the automotive industry and driving experience. On one end, vehicles are becoming more electrified and composed with more ECUs conceived to support the driver in several tasks while driving. On the other end, the driver’s experience in automobiles is also suffering modifications, adapting to the increasing proliferation of mobile phones, by shifting the information center from head units and dashboards to head-up displays, in order to avoid any sight deviations from the driver. The automotive industry has been trying to solve the driver’s attention problem by including HUDs in their vehicles. However, the addition of an extra ECU leads to an increase on the vehicle’s cost, which is unintended by the manufacturers. Hence, the consolidation of ECUs has been target of study in many automotive companies in order to reduce the overall cost their products. The Next Generation Head-Up Display project aims to consolidate the functions of instrument clusters (digital dashboards) and head-up displays into a single innovative ECU. The main concept is to project all the information available in the instrument cluster on the vehicle’s windshield, replacing both ECUs. Therefore, it is necessary to evaluate several examples of both ECUs to extract what is demanded from them in the vehicle’s ecosystem and determine the ideal hardware/ software platform to support such an ECU. In this context, this thesis presents the performance evaluation of an head-up display product (Ford C-HUD) developed by Robert Bosch GmbH, according to the requirements extracted during earlier stages of the project, i.e. booting time, graphical performance, communication latency and failure reaction. Therefore, the Ford C-HUD’s system stack was analyzed, describing the AUTOSAR application used, the integration of a graphics engine in the system, and the principal hardware components that play major roles on the requirements fulfillment. Additionally, a verification framework was implemented to evaluate if the requirements are being attended and to determine if the Ford C-HUD’s platform can be used for the final goal of the Next Generation Head-Up Display project.

Nos últimos anos a ubiquidade dos sistemas embebidos tem crescido exponencialmente, levando a melhorias na indústria automóvel e na experiência durante a condução. Por um lado, os veículos estão a ficar mais eletrificados e compostos com mais ECUs para ajudar o condutor em diversas tarefas. Por outro lado, a experiência do condutor nos automóveis também tem sofrido modificações para se adaptar à constante propagação dos telemóveis, mudando o centro de informação dos computadores de bordo e quadrantes para head-up displays, de modo a evitar possíveis desvios de olhar por parte do condutor. A indústria automóvel tem tentado resolver o problema da atenção do condutor através da inclusão de HUDs em veículos. No entanto, a adição de mais uma ECU leva a um aumento, não pretendido pelos fabricantes, no custo do automóvel. Logo, a consolidação de ECUs tem sido alvo de estudo por parte de muitas empresas automóveis para reduzir o custo geral dos seus produtos. O projeto Next Generation Head-Up Display tem como objetivo consolidar as funções dos quadrantes digitais e dos HUDs numa única e inovadora ECU. O principal conceito é projetar toda a informação actualmente disponível no quadrante no para-brisas do veículo, substituindo ambas as ECUs. Assim, é necessário avaliar vários exemplos destas ECUs para extrair o que é exigido das mesmas por parte do veículo e determinar a plataforma de hardware/software ideal para suportar esta ECU. Neste contexto, esta dissertação apresenta a avaliação da performance de um produto head-up display (Ford C-HUD) desenvolvido por Robert Bosch GmbH, tendo em consideração os requisitos extraídos durante as fases iniciais do projeto, tais como o tempo de inicialização, performance gráfica, latência nas comunicações e a reação a falhas. Assim, uma análise à pilha do sistema do Ford C-HUD foi elaborada de modo a descrever a aplicação AUTOSAR usada por este HUD, bem como a integração do motor gráfico na pilha e os principais componentes de hardware que participam cumprimento dos requisitos. Adicionalmente, uma framework de verificação foi implementada para avaliar se os requisitos estão a ser cumpridos e para determinar se a plataforma do Ford C-HUD pode ser usada no objetivo final do projeto Next Generation Head-Up Display.