Erfahrungen mit dem Fujitsu-FlexRay-Evaluation-Kit
FlexRay in Betrieb nehmen #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Beispiel-Applikationen
Auf der beigefügten CD befinden sich mehrere Beispiel-Applikationen. Als einfachstes Beispiel dient das Projekt „Standalone Demo“. Diese Applikation initialisiert den FlexRay Communication Controller und definiert zwei Message-Objekte in dem statischen Segment, eines als Sendeobjekt und eines als Empfangsobjekt. Durch Umschalten des aktiven Projektes lassen sich unterschiedliche Versionen der Software für beide Knoten generieren, die jeweils die Sendeobjekte der Gegenstelle als Empfangsobjekt definieren. Zum Ausführen der „Standalone Demo“ empfiehlt es sich, die Software auf einem der Boards in den Flash-Speicher zu laden und auf dem anderen mit dem bequemer zu nutzenden Monitor-Debugger zu arbeiten, da das Projekt der Einfachheit halber auf eine ausführliche Fehlerbehandlung verzichtet und daher beide Teilnehmer etwa gleichzeitig gestartet werden sollten. Andernfalls verlässt der zuerst gestartete Teilnehmer nach einer Anzahl von Versuchen die zur Synchronisierung des FlexRay-Busses notwendige Coldstart-Phase und reagiert dann bereits nicht mehr, wenn die Software auf dem zweiten Board gestartet wird.
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Die „Standalone Demo“ ist in der mitgelieferten Version (CD Version 1.3) zunächst nicht lauffähig. Die Fehlersuche gibt einen guten Überblick über die Synchronisationsmechanismen von FlexRay und die Funktionsweise des ERAY-Controllers. Durch das Zeitverhalten der Gegenstelle nutzt es beim Debuggen kaum, das Programm schrittweise zu durchlaufen, hier sind die zahlreichen, frei verwendbaren Status-LEDs auf dem FlexRay-Tochter-Board mit etwas Debug-Code sehr nützlich. Es zeigt sich, dass von beiden Teilnehmern der Coldstart-Zustand unerwartet verlassen wurde, stattdessen liegt Zustand „Integration“ vor, damit kann keiner der beiden Teilnehmer mehr eine Synchronisation vorgeben. Mit der neueren Version von der nachgelieferten CD Version 1.4 (auch im Web verfügbar) kommunizieren beide Boards korrekt. Mit dem Oszilloskop lassen sich die übertragenen Botschaften erkennen. Die beim Übersetzen der Beispielapplikationen auftretenden Compiler-Warnungen können ignoriert werden.
Als weitere Beispielapplikationen liegt „GetCCVersion“ vor, das die Versionsnummer des ERAY Communication Controllers ermittelt (Bild 2). In den beiden gelieferten Systemen befinden sich unterschiedliche Versionen des ERAY Communication Controllers mit den Versionen 1.1 bzw. 1.0.1 und den entsprechenden Versions-IDs 20100 und 20004.
ERAY Communication Controller
Der FlexRay Communication Controller kann durch Programmierung des FPGA aktualisiert werden, ein entsprechender Bitstream ist auf der CD Version 1.4 enthalten. Hierzu wird auf die Software Quartus II von Altera verwiesen. Die empfohlene Version 4.2 ließ sich nicht finden, daher wurde die aktuellere Version 5 von Quartus II verwendet.
Zur Verbindung wird ein JTAG-Adapter für den Parallelport verwendet. Die Software lässt sich problemlos installieren; nach Auswahl des Anschlusses findet man mittels der Funktion „Autodetect“ zwei Bausteine. Wie beschrieben, wird der Flashspeicher gewählt, aus dem der FPGA nach einem Reset die Konfiguration lädt. Beim Versuch, den Baustein neu zu programmieren, meldet Quartus bereits beim ersten Versuch einen Fehler beim „Blank Check“. Nach erneutem Versuch wird die FPGA-Konfiguration erfolgreich überschrieben. Beim Programmieren des zweiten Boards kommt es immer wieder zu Fehlern an verschiedenen Stellen beim „Blank Check“ und beim „Verify“. Erst nach Wechsel auf einen anderen Rechner funktioniert die Programmierung auf Anhieb.
Als einfache Testapplikation auf Basis der „Standalone Demo“, soll eine Taste eingelesen, in eine FlexRay-Message übertragen und auf der Gegenstelle durch eine LED ausgegeben werden. Die Boards enthalten eine freie Bedientaste auf dem CPU-Board, diese ist allerdings ohne Hardwaremodifikation nicht mit dem Monitor-Debugger nutzbar, da bei beiden Testboards eine Betätigung der freien Bedientaste häufig einen Puls auf den Eingang der benachbarten Stopp-Taste erzeugt, so dass der Debugger das Programm stoppt. Die vier Bedientasten auf dem ERAY-Board sind reserviert. Stattdessen wird einer der zahlreichen per Pfostenstecker erreichbaren Prozessorports verwendet. Zur Anzeige werden die auf dem FlexRay-Board über ein Customregister des ERAY-Controllers steuerbaren LEDs genutzt.
Zur Übertragung wird in beiden Teilprojekten ein neues Objekt im Message-Buffer als Sende- bzw. Empfangsobjekt definiert. Dazu muss der Header definiert werden, eine Adresse für den Datenteil im Message-RAM zugewiesen und für Sendeobjekte der Datenbereich mit Inhalt gefüllt werden. Zu beachten ist, dass die CRC-Prüfsumme des Message-Headers vom Hostcontroller vorgegeben werden muss; der ERAY-CC kann diese nicht selbst berechnen. Es stehen bis zu 64 Message-Buffer zur Verfügung. Zum Zugriff wird ein Satz von Kontrollregistern verwendet, der identisch für alle 64 Objekte ist. Die Adressierung der Objekte geschieht durch Schreiben eines Request für das gewünschte Objekt; in diesem Fall wird die Kontrollstruktur über einen Satz von Schattenregistern mit dem Objekt getauscht. Der Zugriff auf den Datenteil der Message-Objekte erfolgt in gleicher Weise.
Eine weitere Applikation auf der mitgelieferten CD ist das „CAN Gateway“. Dieses Projekt verwendet die Commstack-Bibliothek von DeComSys. Diese liegt dem FlexRay-Evaluation-Kit bei und muss vor dem Übersetzen in das Hauptverzeichnis des Projektes kopiert werden. Die Beispielapplikation empfängt Messages über das CAN-Interface des CPU-Boards und überträgt diese als statische FlexRay-Signale an das zweite Board, das die Botschaften wiederum über CAN versendet. Die notwendigen Einstellungen für die CAN-Kommunikation müssen aus den Quelldateien des Beispiels ermittelt werden.
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