Eine neue Lösung für die Verwaltung der zahlreichen Buskommunikationsschnittstellen

Als Applikationsingenieur bei dSPACE habe ich in Projekten mit vielen Bussen gearbeitet, darunter CAN, CAN FD, J1939, LIN, FlexRay und beliebig viele Ethernet-Variationen, um nur ein paar zu nennen. Eingebettete Regelsysteme werden immer komplexer, so dass verteilte Netzwerke wie diese die Modularisierung der Systeme sowie die Reduzierung von Kabelbäumen in Fahrzeugen unterstützen. Jedes dieser Netzwerke hat eigene Vor- und Nachteile, angefangen bei Datenredundanz, Busgeschwindigkeit und Bandbreite über Zuverlässigkeit bis hin zu den Kosten. Daher lässt sich auf jeder Fahrzeugplattform eine Kombination unterschiedlicher Busse finden.

Aufgrund der kritischen Rolle des Bussystems für die gesamte Fahrzeugelektronik ist es entscheidend, die Buskommunikation abzusichern. Ingenieure setzen die dSPACE HIL-Systeme oder VEOS, die Plattform für die virtuelle Absicherung, dafür ein, diese Absicherungs- und Verifikationsaufgaben durchzuführen. Beim Aufbau der Simulationsumgebung müssen Ingenieure die Botschaften, die gesendet, empfangen oder getestet werden sollen, oftmals konfigurieren.

Allerdings hat meist jedes dieser Busnetzwerke sein eigenes Konfigurationswerkzeug. In der dSPACE Welt sind die Real-Time Interface Board Library for CAN (RTI CAN Blockset) und ihr Ableger, das RTI CAN MultiMessage Blockset, die Konfigurationswerkzeuge für CAN. Das RTI LIN MultiMessage Blockset ist das LIN-äquivalente Konfigurationswerkzeug. Und für FlexRay steht das dSPACE FlexRay Configuration Tool zur Verfügung. Eine Vielzahl an Optionen steht für die Ethernet-Konfigurierung bereit, je nachdem, welches Protokoll Sie verwenden (UDP, TCP etc.) Jedes dieser Werkzeuge hat andere Schnittstellen, daher kann es verwirrend werden, alle Unterschiede im Blick zu behalten.

dSPACE Bus Manager

dSPACE hat vor Kurzem ein neues Werkzeug eingeführt, um die Herausforderung verschiedener Busschnittstellen zu bewältigen. Der dSPACE Bus Manager ist ein leistungsstarkes Konfigurationswerkzeug für die Bussimulation. Es ist als eigenständiges, zentrales Werkzeug ausgelegt, um die Buskommunikation der dSPACE Systeme mit CAN, CAN FD und LIN zu konfigurieren. Zukünftige Versionen werden weitere Busse wie FlexRay, Ethernet etc. unterstützen. Der Bus Manager ist unabhängig von der Modellierungsumgebung und hat eine gemeinsame Schnittstelle für mehrere Bustypen und dSPACE Simulationsplattformen.

Ich hatte kürzlich die Gelegenheit, mit dem neuen Bus Manager zu arbeiten. Dabei sind mir entscheidende Eigenschaften aufgefallen, die auch für Sie von Bedeutung sein können.

Ein einziges Konfigurationswerkzeug, das alle Anforderungen an Ihre Buskommunikation erfüllt

Der wesentliche Vorteil des Bus Managers ist der, die Anzahl notwendiger Konfigurationswerkzeuge zum Einrichten der Buskommunikation für Ihre unterschiedlichen Protokolle zu reduzieren. Für jeden zu konfigurierenden Bustyp kommt derselbe Prozess zum Einsatz.

1. Importieren Sie Ihre Kommunikationsmatrizen.

Der Bus Manager kann mit zahlreichen Dateiformaten arbeiten, die für Buskommunikationsmatrizen eingesetzt werden, darunter DBC-, LDF-, FIBEX- und AUTOSAR-Dateien.

2. Fügen Sie Elementen Ihrer Kommunikationsmatrix zu Ihrer Buskonfiguration hinzu.

Sie können Knoten, Botschaften oder Signale auf eine Buskonfiguration ziehen und diese dort für die Simulation auf einer dSPACE Plattform zur Verfügung stellen. Auch werden alle Eltern- und Kindelemente automatisch hinzugefügt. Zudem können Sie Elemente aus mehreren Datenbanken für dieselbe Buskonfiguration verwenden. Auch können Sie nach den Botschaften oder Signalen filtern, die Sie anschauen möchten.

3. Ändern Sie die Einstellungen Ihrer Buskonfiguration.

Sie können Einstellungen ändern, zum Beispiel das Zyklus-Timing einer CAN-Botschaft, eine LIN-Schedule-Tabelle, den Modellzugriff für ein Signal, den Rohdatenzugriff für eine Nachricht oder auch andere Konfigurationseinstellungen.

4. Generieren Sie ein strukturiertes Simulink®-Modell.

Im Anschluss verbinden Sie dieses Modell mit Ihrer bestehenden Simulink-Implementierung. Dies kann ein Streckenmodell oder ein Regelalgorithmus sein.

5. Dann bauen Sie Ihr Modell und laden Sie es in VEOS oder SCALEXIO.

Dieser etablierte Prozess erleichtert die gleichzeitige Konfiguration verschiedener Busprotokolle.

Buskommunikation mit VEOS simulieren

Eine weitere wichtige Neuerung des Bus Managers ist die Möglichkeit, die Buskommunikation mit VEOS zu simulieren. VEOS ist ein dSPACE Produkt, mit dem Funktionsentwickler, Software-Architekten und Steuergeräte-Tester die Funktionalität testen und Testverfahren entwickeln können, bevor sie überhaupt Zugriff auf die echte Steuergeräte-Hardware oder einen HIL-Simulator haben.

Mit dem Bus Manager können Sie einen Bus-Simulation-Container generieren. Dieser Bus-Simulation-Container kann in eine VEOS-Offline-Simulationsanwendung importiert werden, zusammen mit V-ECU-Implementierungscontainern oder Functional Mock-Up Units. Nachdem alle benötigten Units in VEOS geladen sind, können Sie die Kommunikations-Cluster konfigurieren. Um die Verbindungen zu ändern, ziehen Sie einen verfügbaren Kommunikations-Controller aus der Liste auf den Kommunikations-Cluster, mit dem Sie ihn verbinden möchten (siehe Bild unten). Auf diese Weise können Sie eine V-ECU-Implementierung an eine Restbussimulation anschließen (ein Modell, das alle anderen Knoten in Ihrem Netzwerk simuliert).

Nach dem Start Ihrer Offline-Simulation können Sie mit weiteren dSPACE Werkzeugen wie ControlDesk oder AutomationDesk die Funktionen Ihres Steuergerätes testen oder Ihre Testprozesse entwickeln. Ich konnte ein Modell generieren, bei dem meine Restbussimulation mit meinem ASM-Streckenmodell verbunden war. Mit ControlDesk konnte ich dann meine CAN-Kommunikation über einen Monitor im ControlDesk Bus Navigator Module verfolgen, meine ASM-Manöver starten und meine CAN-Signale aktualisieren. Außerdem konnte ich verschiedene CAN-Knoten aktivieren und deaktivieren, um den Ausfall eines Steuergeräts zu simulieren. Auch das konnte ich auf meinem CAN-Monitor beobachten. Und zwar in einer Simulation auf meinem PC – ohne HIL und ohne Steuergerät.

Tool-Automatisierung

Meine Lieblingsneuheit beim Bus Manager ist wohl die Möglichkeit der Werkzeugautomatisierung. Viele Programme der dSPACE Software-Suite ermöglichen die Automatisierung von Werkzeugen. Sie können zum Beispiel ControlDesk-Layouts mittels Skripten generieren anstatt von Hand. Mit dem Bus Manager können Sie jetzt auch Kommunikationsmatrizen programmgesteuert laden, Buskonfigurationen generieren und Einstellungen über Python-Skripte ändern. Diese Funktion ermöglicht es, mit Buskommunikationsvarianten ganz einfach umzugehen und erspart den Aufwand, Ihre Buseinstellungen für jede Konfiguration neu zu konfigurieren.

Was kommt als nächstes?

Mit jedem dSPACE Release bekommt der Bus Manager neue Funktionen. Freuen Sie sich auf FlexRay- und Ethernet-Unterstützung, mehr Busbearbeitungsoptionen und auf die Unterstützung für neue SCALEXIO-Buskarten in kommenden Releases.

Möchten Sie den Bus Manager ausprobieren? Wenden Sie sich an Ihren dSPACE Ansprechpartner.

Vielen Dank fürs Lesen und viel Spaß beim Einrichten Ihrer Buskommunikation mit dem Bus Manager.