Funktionsbypassing – Extern oder auf dem Steuergerät

Neue Funktionen für bestehende Regler

Im Gegensatz zum Fullpassing, bei dem ein Steuergerät komplett durch das Prototyping-System ersetzt wird, werden beim Funktionsbypassing Teile der Steuergeräte-Software, zum Beispiel einzelne Steuerfunktionen, von Grund auf neu entwickelt oder modifiziert. Diese Teile laufen entweder auf einem Prototyping-System, das mit einem bestehenden Steuergerät synchronisiert ist (externes Bypassing), oder direkt auf dem Steuergerät selbst (On-Target-Bypassing). dSPACE bietet eine breite Palette von Hardware- und Software-Produkten, die den Aufbau von Echtzeitverbindungen zwischen Steuergeräten und dSPACE Systemen erleichtern. dSPACE Produkte unterstützen eine Reihe von Steuergeräte-Schnittstellen, die für die Ausführung verschiedener Bypass-Szenarien benötigt werden.

Schnelle und flexible Bypass-Integration

An external function bypassing scenario with dSPACE tools.

Für externes und On-Target-Funktionsbypassing müssen Sie zunächst den bestehenden Steuergerätecode bearbeiten. Mit dem von dSPACE unterstützten service-basierten Bypassing können Sie nahezu jede Anzahl an Funktionen im Steuergeräte-Code für das Bypassing durch die Integration von Service-Aufrufen, auch Bypass-Hooks genannt, vorbereiten. Sie können diese Service-Aufrufe für eine Reihe von Aufgaben in der Modellierungsumgebung MATLAB®/Simulink® verwenden, beispielsweise für die synchrone Messung und Kalibrierung von Steuergerätevariablen und -parametern, für die Steuergeräte-Flash-Programmierung, das Bypassing von Funktionen, Function-in-the-Loop-Tests und auch für die Protokollierung steuergeräteinterner Daten. Der dSPACE ECU Interface Manager mit dem Binary Code Management Module hilft Ihnen, den Steuergeräte-Code für das Bypassing vorzubereiten. Als einfach zu bedienendes Werkzeug mit einer intuitiven, grafischen Ansicht der Code-Struktur eines Steuergeräts bietet es eine komfortable und flexible Möglichkeit, Bypass-Services direkt und automatisch in den Binärcode des Steuergeräts zu implementieren. Der Steuergeräte-Zulieferer muss den Quellcode nicht mehr ändern und ihn erneut durch den gesamten Entwicklungsprozess und das Tooling leiten. Dieser Ansatz reduziert Zeit und Kosten und erhöht die Flexibilität. Sie können auch manuell Services für das Bypassing über den Steuergeräte-Quellcode implementieren. dSPACE bietet seine generisch konzipierten Bypass-Services und Service-Aufrufe als C-Quellen an, so dass sie kompiliert und mit bestehendem Steuergeräte-Code verknüpft werden können. Mit dSPACE ConfigurationDesk können Sie neue modellbasierte Bypass-Funktionen komfortabel in Simulink entwickeln.

Externes Funktionsbypassing

Externes Funktionsbypassing ist ein effizienter Lösungsweg zur Entwicklung neuer Regelfunktionen und zur Optimierung bestehender Regelstrategien. „Extern" bedeutet, dass ein dediziertes Rapid-Control-Prototyping (RCP)-System mit einem Steuergerät verbunden ist. Das RCP-System führt eine neue Regelfunktion f(x)‘ und den Originalcode auf dem Zielsteuergerät synchron aus. RCP-Systeme haben nahezu keine Ressourcenbeschränkungen in Bezug auf verfügbare RAM-, ROM- (Flash) und Prozessorleistung und bieten zusätzliche I/O-Kanäle. Somit können auch komplexe Simulink-Modelle als externe Bypass-Funktionen ausgeführt werden. Korrektes Echtzeitverhalten ist durch Synchronisierungsmechanismen der Steuergeräte-Schnittstelle sichergestellt.

An external bypassing scenario with dSPACE tools.

Bei einer Vehicle-in-the-Loop-Simulation wird ein Steuergerät in einem realen Fahrzeug getestet, das aber in einer (teilweise) virtuellen Umgebung, also durch den Einsatz von virtuellem Verkehr oder Kameraobjektlisten. Dieselbe Methode erlaubt die Simulation der Umgebung auf einem dSPACE Echtzeitsystem, die in Echtzeit in das Steuergerät eingespeist werden kann (externes Umgebungsbypassing).

Sie können auch mehrere Steuergeräte an ein RCP-System anschließen. Zum Beispiel können Sie mit dem Bypassing-Ansatz Werte in ein Steuergerät einspeisen, den Regelalgorithmus auf einem anderen Steuergerät modifizieren und gleichzeitig interne Variablen eines dritten Steuergeräts erfassen. Auch hier sorgen die Synchronisationsmechanismen der Steuergeräte-Schnittstellen für das korrekte Echtzeitverhalten des gesamten Aufbaus. Die Anzahl der Steuergeräte im parallelen Bypassing ist nur durch die verfügbaren Datenverarbeitungsressourcen auf dem RCP-System begrenzt.

dSPACE unterstützt zahlreiche Schnittstellen für den Anschluss des Prototyping-Systems an das Steuergerät. Wenn das Steuergerät über Standard-CAN-, CAN-FD- oder Ethernet-Schnittstellen verfügt, ist der direkte Zugriff über das XCP-Protokoll ohne weitere Hardware möglich. Falls solche Busschnittstellen für Bypassing nicht zur Verfügung stehen und hohe Echtzeitleistung mit hohen Bandbreiten erforderlich ist, können Sie das DCI-GSI2 (Generic Serial Interface) einsetzen, das mit der On-Chip-Debug-Schnittstelle des Steuergeräts wie NEXUS oder DAP verbunden ist. Wenn auch der Einsatz einer solchen Schnittstelle nicht möglich ist, bietet dSPACE einen Service für ein steuergerätespezifisches Aufsteckmodul (Plug-on Device, POD).

On-Target-Prototyping

Wenn ein Steuergerät alle relevanten I/O-Schnittstellen und ausreichend freie Ressourcen bietet, können neue Funktionen direkt auf dem Steuergerät entwickelt werden. Dies senkt die Entwicklungskosten, da Sie keine zusätzliche Hardware oder einen Kabelbaum benötigen. Die neuen Funktionen werden direkt auf der Ziel-Hardware ausgeführt, wodurch Kommunikationslatenzen zu externer Entwicklungshardware vermieden werden. Das bedeutet, dass neue Funktionen in sehr schnelle Regelkreise integriert werden können. Der Code-Generator dSPACE TargetLink erlaubt den nahtlosen Übergang zur Serie und den effizienten Einsatz der begrenzten Steuergeräte-Ressourcen. Außerdem können Sie so den zusätzlichen Ressourcenbedarf auf dem Steuergerät schon früh im Entwicklungsprozess ermitteln. Darüber hinaus erhöht der Einsatz des zertifizierten Code-Generators TargetLink mit einem Steuergerät, das bereits für die Nutzung in der Serie freigegeben war, die Betriebssicherheit in der Prototyping-Phase, zum Beispiel durch Flottentests.

Making efficient use of the limited EC resources: An on-target bypassing scenario with dSPACE tools.

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