Projeto e avaliação comparativa de arquiteturas de ECU MPSoC baseadas em GPGPU e FPGA para CPS automotivos seguros, confiáveis e em tempo real

Neste artigo, propomos e implementamos duas arquiteturas de unidade de controle eletrônico (ECU) para sistemas ciberfísicos automotivos em tempo real que incorporam primitivas de segurança e confiabilidade com baixo consumo de recursos e energia. Essas arquiteturas de ECU seguem o paradigma de design de sistema multiprocessador em um chip (MPSoC), onde as ECUs possuem múltiplos motores de processamento heterogêneos com funcionalidades específicas. A primeira arquitetura, GED, aproveita um processador de aplicação baseado em ARM e um coprocessador baseado em GPGPU. A segunda arquitetura, RED, integra um processador de aplicativo baseado em ARM com um coprocessador baseado em FPGA. Nós quantificamos e comparamos o desempenho temporal, energia e resiliência a erros de nossas arquiteturas propostas para um estudo de caso de direção por fio sobre redes veiculares CAN, CAN FD e FlexRay. Os resultados da implementação de hardware revelam que RED e GED podem alcançar acelerações de 31.7× e 1.8×, respectivamente, enquanto consomem 1.75× e 2× menos energia, respectivamente, do que arquiteturas de ECU contemporâneas.