Partner demonstrieren auf dem FlexRay-Symposium die erfolgreiche Systementwicklung Symposium: FlexRay fährt

Im März 2007 trafen sich in Stuttgart mehr als 200 Entwickler zum FlexRay-Symposium der Vector Informatik. In den Vorträgen gaben Fahrzeughersteller und -zulieferer einen Überblick über bisherige Erfolge, die Erfahrungen bei der Systemintegration und Konzepte für zukünftige Implementierungen.

Im März 2007 trafen sich in Stuttgart mehr als 200 Entwickler zum FlexRay-Symposium der Vector Informatik. In den Vorträgen gaben Fahrzeughersteller und -zulieferer einen Überblick über bisherige Erfolge, die Erfahrungen bei der Systemintegration und Konzepte für zukünftige Implementierungen.

INHALT:
Aller Anfang ist schwer
FlexRay und AUTOSAR
Der Anfang ist gemacht
Literatur
Autor

Der CAN-Bus ist längst an seine Grenzen gestoßen. Moderne Fahrzeugelektronik-Architekturen fordern eine ständig umfangreichere Vernetzung. Die Implementierung immer schnellerer Regelalgorithmen ist nur bei Bereitstellung zusätzlicher Übertragungskapazitäten wirkungsvoll. Die maximale Buslast ist in vielen Baureihen daher meist schon beim Serienstart des Fahrzeugs erreicht, es verbleiben kaum Reserven. Die Verdopplung der Bussysteme bringt keineswegs die doppelte Datenrate. Die Notwendigkeit mehrerer Gateways zur Vernetzung der Systeme führt nicht nur zu einer unüberschaubaren Komplexität, sondern bedingt unzulässige Verzögerungen der Nach-richtenübermittlung auf dem Bus. Und schließlich ist die fehlende Deterministik bei sicherheitskritischen Anwendungen seit jeher problematisch.

Die Gewissheit, dass CAN den wachsenden Anforderungen an die Datenübertragung im Automobil mittelfristig kaum mehr gerecht werden kann, führte zur Entwicklung des seriellen Bussystems FlexRay [1]. Ende des letzten Jahres stellte BMW die erste FlexRay-Serienanwendung vor. Ein idealer Zeitpunkt für Vector Informatik, um mit dem FlexRay-Symposium einen Überblick über die Herausforderungen und Erfahrungen mit dem neuen Protokoll zu geben. Die Fertigstellung der FlexRay-basierten Dämpferregelung im BMW X5 war in mehrfacher Hinsicht ein zeitkritisches Unterfangen und forderte die beteiligten Partner. Nicht nur die Halbleiterprodukte und Software-Komponenten müssen rechtzeitig fertiggestellt sein, insbesondere der Entwicklungsprozess selbst muss sich bei einem so ehrgeizigen Projekt schnell in bestehende Strukturen einfügen und funktionieren. Hier ist die Unterstützung der Zulieferer gefragt. „Wir können nicht für FlexRay einen neuen Entwicklungsprozess bei BMW entwickeln“, so Dr. Anton Schedl, Gruppenleiter Vernetzungstechnologien bei der BMW AG. „Deshalb wurde bewusst eine überschaubare Applikation gewählt, um die gesammelten Erfahrungen mit kurzen Abstimmungs- und Entscheidungswegen schnell in Änderungen umsetzen zu können.“

Laut Dr. Schedl war die Verfügbarkeit der Halbleiter zum richtigen Zeitpunkt die größte Herausforderung des Pilotprojekts. Nur dank der offensiven Zusagen sowohl auf Seiten des OEM als auch der Halbleiterlieferanten konnte das Ziel termingerecht erreicht werden.

Wie die Pufferorganisation das Gesamtsystem beeinflusst, zeigte Dr.-Ing. Mathias Rausch, Editor der FlexRay-Protokollspezifikation und bei Freescale für FlexRay-Themen verantwortlich. Rausch stellte detailliert die Möglichkeiten dar, wie die Pufferauslastung durch geeignete Konfiguration für verschiedene statische oder dynamische Segmente optimiert wird. Zusätzlich nutzt Freescale die Tatsache, dass das „Controller Host Interface“ (CHI) im FlexRay-Protokoll nicht im Detail spezifiziert ist, lediglich Mindestangaben geben die Randbedingungen vor. Der Halbleiterhersteller hat dadurch die Freiheit, spezielle Funktionen anbieten zu können. Ein optimales Design des CHI trägt dazu bei, die Software später einfacher zu gestalten. Rausch riet zur Verwendung von Tools, denn „bei der Konfiguration von bis zu 128 Nachrichtenspeichern sind viele Parameter zu berücksichtigen“.

Patrick Heuts, verantwortlich für das Innovations- und Entwicklungsmanagement im Geschäftsbereich Automotive bei NXP Semiconductors, ging auf die Forderung von Dr. Schedl nach günstigeren FlexRay-Komponenten ein. „Außer Transceivern bieten wir einen voll in einen Mikrocontroller integrierten FlexRay-Controller als Ein-Chip-Lösung an. Gegenüber einem normal als Peripheriegerät in den Mikrocontroller eingebetteten FlexRay-Controller hat die Lösung der vollen Integration entscheidende Vorteile (Bild 5). So können Anzahl und Art der Message Buffer beliebig konfiguriert werden. Der Mikrocontroller hat einen optimalen und schnellen Zugriff auf die im lokalen Speicher der MCU stehenden Daten. In der Tat arbeitet der voll integrierte FlexRay-Controller eher wie eine DMA Engine mit einem oder zwei Kanälen. Als nächsten Schritt prüft NXP die Integration der Transceiver in den Chip, um die Kosten einer Systemlösung gegebenenfalls weiter zu minimieren.“

Auch wenn eines der Ziele Kostensenkung heißt – ein FlexRay-System ist keineswegs teurer als ein vergleichbares CAN-System. Zwar sind die Chipkosten schon aufgrund der benötigten Siliziumfläche höher als bei CAN, aber die Gesamtsystemkosten sind nach Untersuchungen im Hause BMW durchaus vergleichbar – bei höherer Leistungsfähigkeit, Erweiterbarkeit und geringerer Komplexität eines FlexRay-Systems.