NASA-Sonde Curiosity Rover auf dem Weg zum Mars.

NASA-Sonde Curiosity Rover auf dem Weg zum Mars.United Launch Alliance

In fast allen industriellen Bereichen und insbesondere in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-Industrie gibt es zahlreiche, auch sicherheitsrelevante Anforderungen an die eingesetzten Systeme.Eine wesentliche Anforderung hierbei ist die vorhersagbare Reaktionszeit eines Systems unabhängig von der momentanen Auslastung. Um Anwendungen zu entwickeln, die diesen Anforderungen genügen, werden in der Regel Multitasking-Echtzeit-Betriebssysteme eingesetzt. Neben kommerziellen Lösungen kommen hierbei auch Open-Source Multitasking-Echtzeit-Betriebssysteme zum Einsatz.

RTEMS steht für „Real-Time Executive System für Multiprozessor-Systeme“ und wurde ursprünglich von den US-Streitkräften in den 1980er Jahren entwickelt. Die Software wurde nach ein paar Jahren in ein Open-Source-Modell überführt. Unterstützung als auch Weiterentwicklung von RTEMS erfolgen durch die Firma OAR in den USA in Kooperation mit weiteren Entwicklungsunternehmen oder auch einzelnen Entwicklern. Peter Rasmussen und Thomas Dörfler, Geschäftsführer von Embedded Brains finden, dass RTEMS eine größere Rolle in vielen Branchen verdient.

Peter Rasmussen (links) und Thomas Dörfler (rechts), Geschäftsführer von Embedded Brains.

Peter Rasmussen (links) und Thomas Dörfler (rechts), Geschäftsführer von Embedded Brains. Embedded Brains

Seit Multiprozessor-Ansätze im Automobil-Segment an Zugkraft gewinnen und moderne Fahrerassistenzsysteme immer mehr Rechenleistung benötigen, bietet sich RTEMS als Plattform der Wahl für sicherheitskritische Anwendungen an, die auch auf breiter Ebene skalierbar sein müssen. Das Open-Source-Modell von RTEMS bietet den zusätzlichen Vorteil, dass es OEMs und Zulieferern in der automobilen Welt hilft, ihre Abhängigkeit von einzelnen Lieferanten zu reduzieren.

Heute wird diese Software-Plattform zunehmend in der Raumfahrt eingesetzt, wie zum Beispiel in missionskritischen Anwendungen für Satelliten. Aber auch im sicherheitsrelevanten industriellen Einsatz wie zum Beispiel bei fahrerlosen Transportsystemen wird sie vermehrt verwendet. Im wissenschaftlichen Bereich ist Software zum Beispiel beim DESY Elektronen-Synchrotron in Hamburg seit Jahren erfolgreich im Einsatz. Die Plattform ist mit zahlreichen Portierungen für die meisten gängigen Hardware-Architekturen verfügbar. Hierzu gehören unter anderem Intel x86, MIPS, Freescale Coldfire Familie und Renesas V850 und Sparc-Prozessoren von Sun Microsystems/ Oracle. Speziell strahlungsgehärtete Sparc-Prozessoren sind für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt relevant.

Neben anderen Open-Source Betriebssystemen mit Echtzeit-Fähigkeiten zeichnet sich die Software speziell im Hinblick auf seine „harte“ Echtzeit-Fähigkeit und durch die hohe Skalierbarkeit aus. Sehr geringe Boot-Zeiten, eine sehr hohe Zuverlässigkeit und Langzeit-Robustheit bei geringem Ressourcenverbrauch sind weitere wesentliche Merkmale, erklärt Dörfler. Zusätzliche Softwarebibliotheken erweitern den Einsatz. Verfügbar sind derzeit unter anderem eine TCP/IP- und USB-Stack- Implementierung basierend auf Free BSD. Ein Upgrade des Netzwerk-Stacks auf iPv6 und Unterstützung von Multi-Core-Prozessoren mit SMP ist derzeit in Vorbereitung.

Durch die Summe seiner Eigenschaften eignet sich RTEMS nicht nur sehr gut für den Einsatz im Luft- und Raumfahrtbereich, bei Motorsteuerungen und Fahrerassistenzsystemen im Automobil-Bereich, sondern auch für den Einsatz in einer stetig wachsenden Zahl von industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen, findet Dörfler.

Embedded Brains unterstützt RTEMS-Kunden in ganz Europa und bietet benutzerspezifische Konzeptentwicklung, Entwicklungsunterstützung, Portierung, und Treiber- und Softwareentwicklung an. Das Unternehmen bietet darüber hinaus technische Schulungen, Standard-Support für erfahrene Anwender und projektspezifische Unterstützung für R&D-Teams an.