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Bypassing – Extern oder direkt auf dem Steuergerät

Neue Funktionen für bestehende Regler

Im Gegensatz zu Fullpass-Anwendungen, in denen das Steuergerät vollständig durch das Rapid-Control-Prototyping (RCP)-System ersetzt wird, werden bei der Bypass-Methode nur einzelne Teile der ECU-Software neu entwickelt oder angepasst. Diese Teile werden entweder auf einem Prototyping-System ausgeführt, das für externes Bypassing mit einem bestehenden Steuergerät verbunden ist, oder direkt auf dem Steuergerät mittels On-Target Bypassing. dSPACE bietet ein umfassendes Hardware- und Software-Portfolio, das die Vorbereitung bestehender Steuergeräte für Bypassing vereinfacht und die verschiedenen Bypass-Methoden unterstützt.

Schnelle und flexible Bypass-Integration

Zur Nutzung von externem sowie On-Target Bypassing muss der bestehende Steuergerät-Code vorbereitet werden. Mit dem von dSPACE unterstützten service-basierten Bypassing kann durch die Integration von Service-Aufrufen (Bypass Hooks) nahezu jede Anzahl an Funktionen im Steuergeräte-Code für das Bypassing vorbereitet werden. Diese Service-Aufrufe sind in der MATLAB®/Simulink®-Modellierungsumgebung für synchrones Messen und Kalibrieren von Steuergeräte-Variablen und -Parametern genauso flexibel einsetzbar wie für die Steuergeräte-Flash-Programmierung und für Bypassing. Um die Vorbereitung des Steuergeräte-Codes für das Bypassing zu unterstützen, bietet dSPACE den ECU Interface Manager mit dem Binary Code Management Module als intuitives Werkzeug, das die Struktur eines Steuergerätes in einer grafischen Ansicht darstellt. Er bietet Ihnen eine komfortable und flexible Möglichkeit, Bypass Services direkt und automatisch im Binärcode des Steuergeräts zu implementieren. Es ist nicht erforderlich, dass der Steuergeräte-Hersteller den Quellcode ändert und den gesamten Produktionsentwicklungsprozess und die Werkzeuge erneut durchläuft. Dieser Ansatz reduziert Zeit und Kosten und erhöht außerdem die Flexibilität. Alternativ können Sie auch manuell Services für das Bypassing in den Steuergeräte-Quellcode integrieren. dSPACE bietet seine generisch konzipierten Bypass-Services und Service-Aufrufe als C-Quellen an, so dass sie kompiliert und mit dem bestehenden Steuergeräte-Code verknüpft werden können. Mit ConfigurationDesk oder dem RTI Bypass Blockset können Sie neue modellbasierte Bypass-Funktionen komfortabel in Simulink entwickeln.

Externes Bypassing

Die externe Bypass-Methode ist ein effizienter Lösungsweg zur Entwicklung neuer Regelfunktionen und zur Optimierung bestehender Regelstrategien. „Extern" bedeutet, dass ein dediziertes 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. Das Echtzeitverhalten ist durch Synchronisierungsmechanismen der Steuergeräte-Schnittstelle sichergestellt.

Beispiel für ein externes Bypassing-Szenario mit dSPACE Werkzeugen an einem Verbrennungsmotor

Bei einer Vecihle-in-the-Loop-Simulation wird ein Steuergerät in einem realen Fahrzeug getestet, das aber unter teilweise virtuellen Bedingungen wie virtuellem Verkehr oder Kameraobjektlisten. Dieselbe Methode erlaubt die Simulation einer virtuellen Umgebung auf einem dSPACE Echtzeitsystem, die in Echtzeit in das Steuergerät eingespeist werden kann (externes Umgebungsbypassing).

In komplexeren Hardware-Aufbauten können Sie auch mehrere Seuergeräte an Ihr RCP-System anschließen. Mit dem Bypassing-Ansatz ist es möglich, Werte in ein Steuergerät einzubringen, den Regelalgorithmus auf einem anderen Steuergerät zu modifizieren und gleichzeitig interne Variablen eines dritten Steuergeräts zu erfassen. Auch hier sorgen die Synchronisationsmechanismen der Steuergeräte-Schnittstellen für das 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 Bypassing

Wenn ein Steuergerät alle relevanten I/O-Schnittstellen und ausreichend freie Ressourcen bietet, können neue Funktionen direkt auf dem Steuergerät entwickelt werden. Dadurch reduzieren sich die Entwicklungskosten, da keine zusätzliche Hardware und Verkabelung notwendig ist. Da die neuen Funktionen direkt auf der Ziel-Hardware ausgeführt werden, entfallen Kommunikationslatenzen zu externer Entwicklungshardware, so dass die Funktionen in sehr schnelle Regelschleifen integriert werden können. Der Einsatz von dSPACE TargetLink als Code-Generator erlaubt den nahtlosen Übergang zur Serie und den effizienten Einsatz der begrenzten Steuergeräte-Ressourcen. Ein weiterer Vorteil ist, dass der zusätzliche Ressourcenbedarf auf dem Steuergerät bereits früh in der Entwicklungsphase ermittelt werden kann. Darüber hinaus erhöht der Einsatz des zertifizierten Code-Generators TargetLink zusammen mit einem Steuergerät, das bereits für die Nutzung in der Serie freigegeben war, die Betriebssicherheit für die Prototyping-Phase, zum Beispiel durch Flottentests.

Beispiel eines On-Target-Bypassing-Szenarios mit dSPACE Werkzeugen für den effizienten Einsatz der begrenzten Steuergeräte-Ressourcen.

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