Simulation virtueller Busse

Steuergeräte samt ihrer Kommunikation am PC testen

Die Vorteile: Steuergeräte-Tests inklusive Simulation virtueller Busse

• Durch virtuelle ECUs keine Steuergeräte-Prototypen oder zusätzliche Hardware notwendig
• Unabhängig von Echtzeitbeschränkungen
• Wiederverwendung bestehender Kommunikationsmatrizen und Restbuskonfigurationen
• Wiederverwendung von Test- und Experimentierumgebungen
• CAN, LIN und Ethernet können verwendet werden.

Die Herausforderung: Entwickeln und Absichern verteilter Funktionen in einem Steuergeräte-Verbund

Manche Funktionen bestehen aus mehreren Software-Komponenten (SWCs), die auf verschiedene Steuergeräte verteilt sind. Diese Steuergeräte kommunizieren über Busnetzwerke. Um diese Funktionen umfassend zu testen, muss das Gesamtsystem einschließlich der Kommunikation zwischen den Steuergeräten simuliert werden. Im Idealfall sollten diese Tests so früh wie möglich im Entwicklungsprozess stattfinden.

Die Idee: Bussimulation in frühen Entwicklungsphasen

Frühe Tests der Buskommunikation sind mit der PC-basierten Simulationsplattform dSPACE VEOS möglich. Da mit virtuellen Steuergeräten (V-ECUs) gearbeitet wird, ist neben einem Standard-PC keine weitere Hardware notwendig. Es sind also keine zusätzlichen Steuergeräte-Hardware-Prototypen erforderlich. Bei der Entwicklung von Steuergeräte-Software werden die notwendigen V-ECUs auf Basis einer bestehenden Kommunikationsmatrix generiert, die die Kommunikation zwischen den Steuergeräten definiert. Für jede neue Software-Iteration lassen sich die V-ECUs leicht aktualisieren, wodurch sichergestellt wird, dass die Kommunikationstests immer auf dem neuesten Stand sind. Da V-ECUs und VEOS rein auf Software basieren, unterliegt die Simulation keinen Echtzeitbeschränkungen. Die Restbussimulation, mit der die Kommunikation des Gesamtsystems getestet wird, ist auf Basis derselben Kommunikationsmatrix wie die V-ECU definiert. Wie bei der Echtzeitsimulation lassen sich simulierte virtuelle Busse auch auf Signalebene noch überwachen.

Wird die Kommunikation virtueller Busse simuliert, können Funktionsentwickler Fehler lange vor der Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation finden und beheben, was wertvolle Zeit am HIL-Simulator spart. Zudem lassen sich Artefakte wie Testskripte und Buskonfigurationen, die für den Kommunikationstest mit VEOS erstellt wurden, für die HIL-Tests wiederverwenden, was den Konfigurationsaufwand reduziert.

Ein Beispiel: Frühzeitige Absicherung eines Komfort-Steuergeräts

Eine bestehende Funktion im Komfortbereich wird durch eine neue Komponente erweitert, die auf einem Komfort-Steuergerät im Fahrzeugheck ausgeführt wird. Dieses Steuergerät kommuniziert mit dem Komfort-Hauptsteuergerät vorne im Fahrzeug über CAN. Das Hauptsteuergerät ist bereits als V-ECU getestet worden. Die Konfiguration der Restbussimulation wurde mit dem Bus Manager generiert.

Sobald die neue Komponente beispielsweise als Simulink®-Modell verfügbar ist, wird sie zum Generieren einer V-ECU verwendet. Die Buskonfiguration des Hauptsteuergeräts kann wiederverwendet werden, wodurch sich die Simulation des virtuellen Busses mit geringem Aufwand einrichten lässt. Da zum Definieren der Kommunikation zwischen den V-ECUs dieselbe Kommunikationsmatrix verwendet wird wie zum Konfigurieren der Restbussimulation, greifen beide nahtlos ineinander und müssen nicht modifiziert werden.

Später im Testprozess ist die bereits getestete Restbussimulation für die HIL-Tests wiederverwendbar, einschließlich Konfigurationen, Testlayouts und Überwachungsprotokollen, die für die Simulation des virtuellen Busses erstellt wurden.