Intelligente Tools für RBS, Gateway und Signalmanipulation - Langversion
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FACHARTIKEL Intelligente Tools für RBS, Gateway und Signalmanipulation – Langversion Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen werden immer mehr und komplexere elektronische Funktionen eingesetzt, die untereinander vernetzt sind. Ein wichtiges Bauteil dieser Vernetzung sind ECUs (Steuergeräte). Werden einzelne ECUs von Zulieferern oder Partnern der OEM konzipiert, stehen diese vor dem Problem, dass sie nicht auf die gesamte Vernetzung zurückgreifen können. Daher müssen zur Abstimmung und für Tests einzelne Elemente simuliert werden. Lösung Restbussimulation Eine Restbussimulation, kurz RBS, mit intelligenter Signalwertgenerierung erlaubt die Prüfung einzelner ECUs bereits während dieser Entwicklungsphase. Der Anwender hat die Möglichkeit, so für einen Test andere Steuergeräte und deren Signale sowie die Vernetzungsumgebung darzustellen. Das gewährleistet bereits zu diesem Zeitpunkt eine realistische Erprobung für eine spätere einwandfreie Funktion, wenn das Steuergerät ins Fahrzeugnetz integriert wird. Als Baustein zur Simulation hat Eberspächer Electronics das FlexXCon midget entwickelt, mit dem sich für Tests verschiedene Szenarien abbilden lassen: Neben einer RBS des gesamten Netzes kann mit dem FlexXCon midget auch eine einzelne ECU simuliert werden – je nach Anwendungsfall. Mit Hilfe der Software FlexConfig RBS lässt sich auf dem PC die RBS konfigurieren, indem aus der FIBEX-Datei die
beschreibenden Daten gewählt und auf das FlexXCon midget übertragen werden. Der Test funktioniert dann autark ohne eine weitere Verbindung zum Rechner. Damit besteht die Möglichkeit, bestimmte Signale von einem Steuergerät per RBS zu generieren. Das FlexXCon midget sendet dabei statische Default-Signale aus der FIBEX-Datei. Über die Ethernet-Schnittstelle bietet sich die Möglichkeit, auch während eines Tests Signalwerte zu verändern. Neben den FIBEX-Default-Werten können zudem eigene Default- Werte definiert werden, die ab dem Startzeitpunkt gesendet werden. Signalgenerierung über User Functions Die Nutzung und Arbeit mit Default-Werten reicht überall dort aus, wo keine intelligente Signalwertgenerierung benötigt wird. Doch mit wachsendem Umfang der Fahrzeugelektronik werden auch die Daten- und Signalmengen der einzelnen Komponenten immer umfassender und komplexer. Beispielhaft lässt sich das anhand eines Klimasteuergerätes verdeutlichen: Dessen Funktion ist abhängig von zahlreichen Parametern wie der Öffnung der Belüftungsdüsen, der Umgebungstemperatur, der Temperatur im Fahrzeuginneren bis hin zum Ladezustand der Batterie – um nur einige zu nennen. Mit der neuen RBS von Eberspächer Electronics lassen sich diese Werte nun dynamisch generieren. Hierfür hat Eberspächer Electronics das FlexXCon midget um wichtige Features ergänzt, wie beispielsweise den User Functions Editor, die jetzt eine komplexe RBS auch mit mehreren ECUs ermöglichen. Mit dem User Functions Editor besitzt der Anwender die Möglichkeit, eine intelligente Signalwertgenerierung per Drag & Drop zu realisieren, um das Verhalten eines Steuergeräts darzustellen. Dazu steht zusätzlich ein C-Code-Interface zur Verfügung, mit dem das Verhalten der RBS oder des Steuergeräts beeinflusst und manipuliert
werden kann. So lassen sich komplexe Signalwertverläufe implementieren, beispielsweise Rampenfunktionen, Offset, Freeze, Drift und Gain. Beim demonstrativ gewählten Klimasteuergerät steht die Rampen- Funktion für die Stellung der Lüftungsdüse – vom geschlossenen Zustand bis zur vollständigen Öffnung. So kann das Verhalten einer ECU mit verschiedenen Signalen nachempfunden werden – weit über die bisherigen Default-Werte hinaus. Workflow Restbussimulation Triggerfunktion Neben der intelligenten Simulation von einzelnen ECUs oder deren Signalen mit einer RBS hat man mit dem FlexXCon midget nun auch die Option, Trigger-Bedingungen festzulegen. Mit diesen „Wenn- dann-Funktionen“ lässt sich das komplette Signal-Spektrum einer ECU verkörpern, da im vernetzten Gesamtsystem einzelne Steuergeräte auf bestimmte Signale reagieren. Für das Beispiel Klimasteuergerät bedeutet das: Wenn die Außentemperatur einen bestimmten Wert x hat und die
Lüftungsdüsen in einem bestimmten Winkel y geöffnet sind, folgt die Reaktion mit dem Signal z – hier exemplarisch die Kompressorfunktion. Diese Funktionen, die im FlexXCon midget über die Software FlexConfig RBS von Eberspächer Electronics abgelegt werden, laufen in Echtzeit ab und spiegeln damit mit der RBS die intelligenten und realistischen Gegebenheiten in Gesamtsystem der vernetzten Fahrzeugelektronik wider. Wichtig bei dieser Lösung: Sie kommt ohne einen PC aus, an den sie angeschlossen sein muss. Das verbessert bei Fahrsimulationen oder ähnlichen Anwendungen die Handhabung. Nach dem Test kann das FlexXCon midget dann über ein externes Interface wieder ausgelesen werden, im Test selbst funktioniert es aber vollkommen autark. Ein- und Ausgänge am FlexXCon midget Als weitere Triggerfunktion bietet das FlexXCon midget digitale und analoge Eingänge und Ausgang. Über die Eingänge können vorher festgelegte Aktionen, z. B. Signalwertänderungen, ausgelöst werden. Optional könnte hier beim Beispiel Klimasteuergerät über einen Schaltimpuls der Kompressor auf permanente Höchstleistung gefahren werden – um zu testen, wie sich das System unter diesem Extrem verhält. Bevor es zu Komplikationen kommt, sendet der digitale Ausgang dann ein Signal, das als externes Bauteil eine LED anschaltet und somit vor einer Überlastung warnt. Auch wenn das Beispiel einfach gehalten ist, verdeutlicht es die Möglichkeiten, wie Tests von Einzelkomponenten in komplexen Elektronik-Netzwerken mit Hilfe der RBS und der Abstimmung mit dem FlexXCon midget möglich sind. Änderung von FIBEX-Daten Da sich FIBEX-Daten als Busbeschreibung von Seiten der Fahrzeughersteller oft in Zeitfenstern von wenigen Monaten ändern, können diese nun auch leicht verändert in bestehende Projekte
importiert werden, ohne dass das Projekt komplett neu aufgesetzt werden muss. Die Anpassungen an die neuen Daten laufen weitgehend automatisch ab, was viel Zeit bei der Konfiguration einspart. Neue Gateway-Lösungen Neben den genannten Features bei der RBS und der Signalmanipulation bietet das FlexXcon midget auch neue Gateway- Tools zur Arbeit mit unterschiedlichen Protokollen und deren Manipulation. Integriert sind Funktionen für ein Transparentes Gateway, ein Gateway Editor und FlexConfig Control. Gateway Editor Bisher war es nicht möglich, Signale von einem Bussystem in ein anderes zu routen. Das neue Tool Gateway Editor von Eberspächer Electronics erlaubt nun die Datenübertragung von einem Bus in einen anderen. Die Handhabung ist dabei flexibel, kann also in beide Richtungen erfolgen. Dabei können wahlweise Daten von gleichen Bus-Konfigurationen wie CAN zu CAN oder FlexRay zu FlexRay übertragen werden. Genau so funktioniert aber auch der Datentransfer zwischen verschiedenen Bus-Konfigurationen, also von FlexRay zu CAN oder von CAN zu FlexRay. Zur einfachen Verbindung kann im Editor mit der Software FlexConfig Gateway schnell und simpel das passende Mapping per Drag & Drop konfiguriert werden. Im Mapping werden die FIBEX- Datenbeschreibungen abgelegt und dann auf den neuen Bus übertragen, womit problemloses Routen möglich wird. Neben FIBEX- Datenbasen unterstützt der Editor für eine einfache Handhabung noch zahlreiche weitere Daten-Basendateien.
Workflow Gateway Automatisches Transparentes Gateway Neu ist auch die Anwendung des FlexXCon midget als Transparentes Gateway. Dabei wird das FlexXCon midget zwischen einer ECU und dem restlichen Bus eingesetzt. Der Vorteil bei dieser Auslegung ist, dass auf dem FlexXCon midget alle Gateway- Konfigurationen automatisch generiert werden. Mit der Positionierung zwischen ECU und Fahrzeug können diese nun automatisch im Hintergrund ablaufen. Dazu wird vorher in den FIBEX-Daten die entsprechende ECU ausgewählt. Das FlexConfig Gateway konfiguriert für das FlexXCon midget nun alles auf einen Klick, sprich RBS und das Mapping für alle Signale laufen automatisch ab. Ferner kann man das FlexXCon midget während des Tests noch nutzen, um Veränderungen einzuspielen. Signalmanipulation GUI: FlexConfig Control Diese Beeinflussungen im Transparenten Gateway sind mit dem neuen Tool FlexConfig Control möglich. Wie beschrieben läuft jedes Signal von oder zu der ECU durch das FlexXCon midget, weshalb diese Signale nun mit FlexConfig Control manipuliert werden können.
Für den Sonderfall Transparentes Gateway für FlexRay bietet sich mit FlexConfig Control zudem die Möglichkeit, den Zeitversatz zwischen zwei FlexRay-Netzen einzustellen. Beide Netze laufen dann mit dem gewählten Offset absolut synchron zueinander. Damit wird die Voraussetzung erfüllt, unter FlexRay ein deterministisches Gateway nutzen zu können. FlexConfig Control beinhaltet dabei zur Signalveränderung vorgefertigte Manipulationsmethoden, die auf jedes Signal angewendet werden können. Ausgelöst werden sie per einfachem Buttonclick. Für jedes Signal gibt es ferner eine Auswahl an Standardfunktionen, die unter FlexConfig Control abgelegt sind und somit automatisch zur Verfügung stehen. Neben den Veränderungen von Signalen über den Manipulations- Editor können auch ganze Sequenzen während eines Tests beeinflusst werden. Der Sequenz-Editor von FlexConfig Control ordnet dann die Manipulationen, die vorgenommen werden sollen, als Sequenzen an. Zusätzlich zum Einsatz im transparenten Gateway kann FlexConfig Control auch mit einer RBS eingesetzt werden, da umfangreiche Standardfunktionen für Manipulationen bereits integriert sind. Signalmanipulation via Ethernet Signale können zudem auch per Ethernet – dann wieder mit einem eher statischen Aufbau und per PC – während des Betriebs auf dem FlexXCon midget editiert werden. Das bietet sich besonders für Parameter an, die nicht Echtzeit-abhängig sind und durch Zugriff von außen beeinflusst oder geändert werden sollen. Beim Beispiel Klimasteuergerät heißt das: Die komplexen Funktionen, die in einer RBS vorhanden sein sollen, werden vorher im FlexXCon midget abgelegt. Von außen können zusätzlich per Ethernet verschiedene Signale, hier einzelne Temperaturwerte, ins
System gespielt werden – um zu testen, wie in diesen Fällen die Reaktion des Klimasteuergeräts ist. Mit der intelligenten RBS und der aufwendigen Darstellung von ECUs deckt das FlexXCon midget alle Eigenschaften von Steuergeräten ab – und erleichtert so die Abstimmungsarbeit. Fazit Mit den neuen Features des FlexXCon midget können in Kombination mit der Software FlexConfig RBS komplexe Restbussimulationen dargestellt werden. Der Anwender kann mit dem User Functions Editor per Drag & Drop eigene Funktionen in der RBS festlegen und so die Signale, die er zur Abstimmung eines Steuergeräts benötigt, selbst beeinflussen. Dadurch lassen sich auch umfangreiche RBS mit vielen Parametern abbilden. Durch die Konfiguration aller Parameter vor der Inbetriebnahme des FlexXCon midget bleibt die Echtzeitfähigkeit gewahrt. Eine Bedatung der Signale ist während des Tests über Ethernet möglich. Ferner bietet das FlexXCon midget noch zahlreiche neue Eigenschaften, um die Kommunikation zwischen Protokollen zu beeinflussen. Dazu gehören der Gateway Editor, die Möglichkeit, den Spezialfall Transparentes Gateway zu schaffen, sowie die Manipulation von Signalen und Sequenzen mit FlexConfig Control im Transparenten Gateway. (11517 Zeichen)
Vorteile FlexXCon midget
Das Verhalten von komplexen Steuergeräten kann nachgebildet
werden durch:
1. eine RBS, die jetzt auch für mehrere Steuergeräte erstellt
werden kann. Dies ist wichtig für Geräte, wie z. B. Teilsysteme
mit mehreren Steuergeräten wie anhand der Klimaanlage
gezeigt
2. den User Functions Editor, mit dem umfangreiche Funktionen
und Signale beschrieben werden können. Der User kann per
Drag & Drop Funktionen definieren
3. den autarken, echtzeitfähigen Ablauf des Tests, kein
Anschluss an einen PC notwendig
4. die Möglichkeit, bei Bedarf über Ethernet auf den Test
zuzugreifen und Signale zu editieren
5. den Import von leicht veränderten, neuen FIBEX-Daten in ein
Projekt – Anpassungen laufen automatisch
6. neue Gateway-Funktionen, die die Kommunikation zwischen
unterschiedlichen Protokollen ermöglichen und eine Signal-
Manipulation erlauben
FlexConfig Control erlaubt Online Signalmanipulationen über eine komfortable
BenutzeroberflächeÜber die Autoren Steffen Gugenhan studierte an der Hochschule Esslingen Mechatronik / Automatisierungstechnik mit Schwerpunkt Softwaretechnik sowie Feldbusse und Netze. Jetzt ist er bei der Eberspächer Electronics GmbH & Co. KG als Projektleiter und Entwicklungsingenieur tätig, wo er für den Entwurf und die Programmierung von eingebetteten Systemen verantwortlich ist. Olaf Schmidt studierte Informatik in Bonn. Seit 2009 ist er bei Eberspächer Electronics Produktmanager sowie Leiter der Abteilung Marketing. Zuvor war er in der Entwicklung, im Vertrieb und als Business Development Manager im Bereich Embedded Software bei verschiedenen Unternehmen tätig. Eberspächer Electronics GmbH & Co. KG Telefon: +49 7161 9559-323 Marketing Telefax: +49 7161 9559-455 Robert-Bosch-Str. 6 E-Mail: baerbel.frei@eberspaecher.com 73037 Göppingen / DEUTSCHLAND www.eberspaecher-electronics.com
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