Steuergeräte-Vernetzung in Nutzfahrzeugen Entwickeln mit J1939

Bei der Vernetzung von Steuergeräten im Nutzfahrzeug spielt das J1939-Protokoll eine zentrale Rolle, was aber einige Herausforderungen mit sich bringt. Geeignete Tools helfen jedoch bei der Entwicklung mit dieser Netzwerk-Architektur.

Steuergeräte-Vernetzung in Nutzfahrzeugen

Bei der Vernetzung von Steuergeräten im Nutzfahrzeug spielt das J1939-Protokoll eine zentrale Rolle, was aber einige Herausforderungen mit sich bringt. Geeignete Tools helfen jedoch bei der Entwicklung mit dieser Netzwerk-Architektur.

Die J1939-Netzwerke basieren auf dem CAN-Bus (CAN-Highspeed nach ISO 11898) und finden in Antriebsstrang- und Fahrgestellkomponenten bevorzugten Einsatz. Das Protokoll schafft eine einheitliche Grundlage für die Kommunikation zwischen den elektronischen Steuergeräten und arbeitet nach dem Plug-and-Play-Prinzip. Für Entwicklungen auf Basis dieses Protokolls gibt es spezielle J1939-Tools und Software-Komponenten, die den Ingenieur von der detaillierten Einarbeitung in das J1939-Protokoll befreien und die Qualität des Entwicklungsprozesses steigern.

Warum J1939 sinnvoll ist

Das aus den USA stammende und von der Society of Automotive Engineers (SAE) definierte J1939-Protokoll dient vor allem dem Ziel, eine einheitliche Behandlung der gebräuchlichen Fahrzeugkomponenten bei verschiedenen Fahrzeugtypen bzw. Herstellern sicherzustellen. In diesem Zusammenhang ist interessant, dass es zwischen dem europäischen und dem amerikanischen Nutzfahrzeugmarkt ausgeprägte Unterschiede gibt. So schreiben die Nfz-Käufer in den USA den OEMs in der Regel vor, welche Komponenten sie in den jeweiligen Fahrzeugen zu verbauen haben. In Europa hingegen bestimmen die OEMs vollständig das Design des kompletten Fahrzeugs einschließlich der Komponenten und deren Konfiguration.

Wichtig neben der Kommunikation über einheitlich definierte Signale und Datenformate ist natürlich, dass die Empfänger wissen, wie die Informationen jeweils zu interpretieren sind. Im Idealfall lassen sich die einzelnen J1939-Komponenten dann nach dem Plug-and-Play-Schema "zusammenstecken". Trotz aller Vereinheitlichungen bietet J1939 genügend Freiheit für eine herstellerspezifische Erweiterung der Kommunikation. Das ist insbesondere für Innovationen wichtig, weil kein Hersteller diese vor der Implementierung zuvor in Gremien ausbreiten und diskutieren möchte.

Entlang der verschiedenen Stufen des V-Entwicklungsmodells sind nun Einzeltests und Teilsystemtests möglich, bis hin zur endgültigen Verifikation des Gesamtsystems. So lassen sich Fehler frühzeitig aufspüren und beseitigen. Wird ein Fehler gefunden, können die automatisierten Tests jederzeit erneut gestartet werden und minimieren das Risiko auf Seiteneffekte bei der Fehlerbehebung. Die Entwicklung ist somit durch kurze Verifikationszyklen gekennzeichnet und erlaubt einen nahtlosen Übergang vom MiL (Model In the Loop) über SIL (Software In the Loop) zum realen Steuergerät (HiL – Hardware In the Loop). Bei besonderen Anforderungen an die Echtzeit-Fähigkeit der Simulationsplattform ist mit CANoe RT eine spezielle Echtzeit-Version verfügbar.

Zu schnellen Entwicklungsergebnissen führen die J1939-Software-Komponenten des Pakets CANbedded J1939. Sie entbinden die Entwickler zu einem Großteil von der Notwendigkeit, sich mit allen Details des J1939-Standards auseinanderzusetzen, und vermeiden Mehrfachentwicklungen. Im Mittelpunkt steht eine vom OEM verwaltete zentrale Datenbasis, in der alle elementaren Informationen der Steuergeräte-Kommunikation enthalten sind. Die Informationen werden – je nach Be-darf – an die beteiligten Partner verteilt, so dass sich eine flexible Arbeitsteilung zwischen OEM, den Netzwerkspezialisten von Vector sowie den Zulieferern ergibt (Bild 6). Letztere können mit dem Konfigurationswerkzeug GENy ihre spezifischen Einstellungen und Parametrierungen vornehmen. Das Ergebnis ist eine Reduzierung von Kosten und Zeit für Implementierung und Test, Kompatibilität auf dem CAN-Bus aufgrund einer unmissverständlichen Signalinterpretation und Integrität sowie auch Flexibilität im J1939-Kommunikations-Stack. Unterstützt werden alle relevanten Mikrocontroller bei geringem Bedarf an ROM- und RAM-Kapazität sowie mit hoher Laufzeiteffizienz. ha