Steuergeräte-Integrationstests in einer SIL-Umgebung

Die Aufgabe

Durch zahlreiche Innovationen in der Fahrzeugtechnik werden elektronische Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs) für die Automobilindustrie zunehmend komplexer und enthalten immer mehr Software-Funktionalitäten. Zulieferer und OEMs benötigen effiziente Methoden für die Entwicklung und den Test dieser Steuergeräte. Ein typischer Testschritt ist der Komponententest, bei dem ein einzelnes Steuergerät auf funktionale Korrektheit getestet wird. Diese Tests finden häufig am Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulator oder im realen Fahrzeug statt und decken meist auch den Software-Integrationstest des Steuergeräts mit ab.

Im Gegensatz zu Unit-Tests, bei denen Funktionen einzeln getestet werden, konzentrieren sich Software-Integrationstests auf die Gesamtfunktionalität des Steuergeräts. Für die Absicherung der Software-Integration ist die reale Steuergeräte-Zielhardware nicht zwingend erforderlich. Mit virtuellen Steuergeräten (V-ECUs) lassen sich die Software-Funktionen auch komfortabel am PC oder in der Cloud auf parallelen Rechenknoten testen.

Motivation für SIL-Tests und Herausforderungen für Zulieferer und OEMs

Warum Steuergeräte-Integrationstests in einer SIL-Umgebung durchführen?

In einer Software-in-the-Loop (SIL)-Umgebung kann Steuergeräte-Software getestet werden, noch bevor die entsprechende Steuergeräte-Hardware verfügbar ist. So lassen sich wesentliche Testschritte im Entwicklungsprozess vorverlagern. Auch später im Entwicklungsprozess können SIL-Tests eine sinnvolle Ergänzung zu den etablierten HIL-Testverfahren darstellen: Da HIL-Systeme nur begrenzt verfügbar sind, lässt sich mit Hilfe von SIL-Tests die Testkapazität signifikant erhöhen.

Weitere Vorteile, die eine SIL-Umgebung für Integrationstests bieten kann:

Die Tests lassen sich automatisiert und flexibel nach jeder Software-Änderung durchführen, um zeitnah und kontinuierlich Qualitätsaussagen über die Software-Integration zu erhalten.
Der Zugriff auf die SIL-Tests ist jederzeit und von jedem Ort aus möglich, da keine Spezial-Hardware zur Ausführung der Tests notwendig ist.
Fehlgeschlagene Tests können von den Software-Entwicklern selbst an ihrem Arbeitsplatz reproduziert werden. Die Möglichkeit des Debuggings vereinfacht die Fehlersuche und -behebung zusätzlich.

Welchen Herausforderungen müssen sich Zulieferer und OEMs stellen?

Bei Einführung einer SIL-Umgebung müssen OEMs und Zulieferer zunächst das Testsystem in dieser Umgebung aufbauen. Ein wesentlicher Schritt dabei ist die Virtualisierung des zu testenden Systems, des System-under-Test (SUT), also die Erzeugung eines virtuellen Steuergeräts (V-ECU), das weite Teile der Seriensoftware für das echte Steuergerät enthält. Beim Aufbau des Testsystems lassen sich viele Bestandteile bereits bestehender HIL-Testsysteme übernehmen, also beispielsweise bestehende Streckenmodelle oder Testwerkzeuge. Gleiches gilt für bereits bestehende Tests.

Sobald die Tests in SIL laufen, lassen sie sich automatisieren und in bestehende Prozesse einbinden. Dabei ist es wichtig, dass neue Software-Stände möglichst automatisiert in das Simulationssystem übertragen und anschließend die Tests angestoßen werden.

Die dSPACE Lösung für SIL-ECU-Integrationstests

dSPACE VEOS ist im Software-in-the-Loop (SIL)-Umfeld die Simulationsplattform, die das virtuelle Steuergerät (die V-ECU) und Modelle zeitsynchronisiert ausführt und die Kommunikation zwischen den Simulationsteilnehmern simuliert.

Für Strecken- und Restbussimulationen kann VEOS verschiedenste Modelle ausführen, z. B. Simulink ^® -Modelle (SICs), dSPACE Restbusmodelle (BSCs) oder Functional Mock-up Units (FMUs), und damit die Artefakte aus den HIL-Tests übernehmen.

Auch sämtliche Testwerkzeuge, die die XIL-API unterstützen, können einfach weiterverwendet werden. Auf diese Weise können alle HIL-Tests, die sich rein auf die Software beziehen, in der SIL-Umgebung weiterverwendet werden.

dSPACE Lösung für V-ECUs

Ihr zu testendes System liegt für die SIL-Umgebung noch nicht in virtueller Form vor? Oder haben Sie bereits ein virtuelles Steuergerät, das in die SIL-Umgebung integriert werden soll? Oder benötigen Sie vielleicht Unterstützung beim Zugriff auf Ihre V-ECU in der SIL-Umgebung? Egal in welcher Ausgangssituation Sie sich gerade befinden:

Profitieren Sie von unserer umfassenden Unterstützung bei virtuellen Steuergeräten.

Wir helfen Ihnen zum Beispiel bei den folgenden Aufgaben:

V-ECU-Erzeugung

Liegt das System-under-Test (SUT) noch nicht in einer für SIL benötigten Weise vor, unterstützt dSPACE bei dessen Virtualisierung mit einem umfassenden Lösungsportfolio, das sich flexibel auf die jeweilige Ausgangssituation beim Kunden anpassen lässt.

Die Einsatzmöglichkeiten unserer Lösungen sind vielfältig und umfassen unter anderem die Erzeugung von V-ECUs für folgende SUTs:

Klassische Steuergeräte oder Funktionen (AUTOSAR, Non-AUTOSAR, verschiedene V-ECU-Levels)
High-Performance Computer (HPC)
Funktionen für autonomes Fahren

V-ECU-Integration

Sobald eine entsprechende V-ECU für das SUT vorliegt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese in die SIL-Simulation zu integrieren.

Je nach Typ der V-ECU können diese zum Beispiel integriert werden:

als Artefakt , das direkt in VEOS importiert werden kann oder
in Form einer Co-Simulation mehrerer SIL-Simulationswerkzeuge.

So lassen sich auch solche SUTs in eine SIL-Gesamtsimulation einbinden, die ursprünglich nicht mit dSPACE Mitteln erzeugt wurden bzw. nicht direkt auf der dSPACE SIL-Simulationsplattform VEOS ausgeführt werden können. Auch bereits bestehende SUTs und Virtualisierungslösungen lassen sich dabei wiederverwenden.

Sobald die V-ECU im Simulationssystem enthalten ist, muss sie mit den anderen Simulationsteilnehmern, zum Beispiel einem Streckenmodell, verbunden werden.

Je nach Testanforderungen stehen dafür verschiedene Schnittstellen zur Verfügung, darunter:

Signalbasierte Kommunikation
Buskommunikation
Verschiedene Schnittstellen für die performante Übertragung von Sensordaten

V-ECU-Zugriff

Ist die V-ECU integriert, ist der letzte Schritt der Zugriff auf das entsprechende SUT in der Simulation.

Abhängig von Ihren Anforderungen bietet die dSPACE Lösung verschiedene Optionen:

Der Zugriff auf interne Variablen der V-ECU erfolgt über das universelle Mess- und Anwendungsprotokoll XCP oder über XIL API.
Für die Überwachung und Steuerung von Busnachrichten können Sie dSPACE ControlDesk, unsere Experimentier- und Instrumentierungssoftware, oder eine spezielle API verwenden.
Das Debugging der V-ECU kann in einer Standard-Entwicklungsumgebung durchgeführt werden, zum Beispiel dem Code-Editor Microsoft ^® Visual Studio Code ^® .

Darüber hinaus bieten wir weitere Optionen für spezielle Anwendungsfälle. Wenn Sie weitere Informationen benötigen, kontaktieren Sie uns.

Vorteile unserer Lösung für SIL-ECU-Integrationstests

Durchgängige Nutzung von Artefakten, Tools und Tests von SIL bis HIL
Umfassendes Lösungsangebot für die Erzeugung und Integration von V-ECUs
Validierung des Bustraffics, des Bustimings und des Bus-Plannings sowie Testen von Fehlerfällen dank realistischer Bussimulation
Hohe Simulations-Performance
Einfache Reproduzierbarkeit der Tests, auch durch die Entwickler selbst
Debugging für eine vereinfachte Fehlersuche und -behebung

Das Ergebnis: Steuergeräte-Integrationstests ohne reale Steuergeräte-Hardware und wesentlich früher im Entwicklungsprozess im Vergleich zu HIL-Tests.

dSPACE VEOS: Zertifiziert nach ISO 26262

Bei der Entwicklung von sicherheitskritischer Software muss nachgewiesen und dokumentiert werden, dass die Prozess- und Werkzeugketten für Entwicklung, Simulation und Validierung vertrauenswürdige Ergebnisse liefern. Um unsere Kunden hierbei zu unterstützen, ist VEOS vom TÜV SÜD für die Prüfung sicherheitsrelevanter Systeme und für die Entwicklung sicherheitskritischer Funktionen nach ISO 26262 zertifiziert. Dadurch können unsere Kunden VEOS von der Qualifizierung ihrer Gesamtprozesse nach ISO 26262 ausnehmen und ohne weiteren Aufwand in sicherheitskritischen Projekten einsetzen.

Mehr über unsere ISO-26262-Unterstützung