Wie lässt sich die Robustheit von Datennetzen in Kraftfahrzeugen messen und optimieren?
Netz-Bits unter der Lupe
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Definition der „Test Timing“-Parameter
Für die zielgerichtete Analyse und Validierung ist das tatsächliche Zeitverhalten in einem Netzwerkverbund gegen die Spezifikation des gewünschten Zeitverhaltens zu validieren. Diese Zeitinformationen sind die Basis für den Systementwurf der Funktionen und sind im Entwurfsprozess spezifiziert worden. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um „Timing Parameter“ wie frame follow up time, signal update time, publisher delay, subscriber latency und gateway delay, die das Zeitverhalten einer Funktion und der Datenübertragung bestimmen.
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Die Vehicle Protocol Tester (VPT) von Agilent beispielsweise sind speziell für die Fehlersuche in der Protokoll- und Systemvalidierung mit unterschiedlichen Netzwerktechniken konzipiert. Sie verfügen über einen Satz vordefinierter Messprozeduren: Das hält die Rüstzeiten kurz und vermindert Fehleinstellungen. Jeder Test wird anhand von „Test Timing“-Parametern aus einer Messkonfigurations-Datenbank (MCF) dynamisch konfiguriert und ermöglicht, das Zeitverhalten der Funktionen gegen die vorgegebene Spezifikation automatisch zu prüfen.
Diese Datenbank entsteht in den meisten Fällen durch den Import der bekannten LIN-(LDF); CAN- (CANdB) oder FIexRay-(FIBEX) Kommunikationsparameter-Dateien. In der Praxis stehen die „Test Timing“-Parameter für die Validierung nicht automatisch und vollständig zur Verfügung, weshalb Möglichkeiten existieren, sie manuell schnell und effektiv vorzugeben. Weiterhin können durch Messung an einem Referenzsystem (zum Beispiel an einem korrekt funktionierenden „Golden Network“) die Timing-Parameter automatisiert „gelernt“ werden. Zusätzlich exportiert das Mentor-Netzwerk-Design-Werkzeug VNA eine MCF-Datei mit vollständigen „Test Timing“-Parametern, die für den Entwurf eines Netzwerkes verwendet wurden.
Beispiel für die Bestimmung der Qualitätsmetrik „Functional Age“
„Functional Age“ ist häufig mit einer für den Fahrer/Nutzer erlebten Funktion verbunden und spielt deshalb für die Validierung eine besonders wichtige Rolle. Es ist für diese Messungen erforderlich, die relevanten Ein- und Ausgänge korreliert mit der Datenübertragung auf LIN, CAN oder FlexRay zu erfassen. Mit einem VPT-Messgerät wird eine Messreihe ermittelt, die die Zeit von einer Zustandsänderung am Eingang bis zu der damit verbunden Zustandsänderung am Ausgang erfasst (Bild 4).
Beispiel Lichtsteuerung: Bei einer Lichtintensität unter 2500 lux soll das Abblendlicht in 100 ms aktiviert werden. Es wird nun eine erste Messreihe durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Bild 5 dargestellt.
Die klassische Methode zur Messung der Qualität eines elektrischen Signals ist die Messung des Augendiagramms. Man ermittelt solche Diagramme am einfachsten mit Oszilloskopen. Die verschiedenen Protokollspezifikationen für CAN, LIN und FlexRay enthalten klare Vorgaben bezüglich des elektrischen Signalverlaufs für die Übertragung eines Bits, damit eine digitale Übertragung korrekt stattfindet.
In einem Oszilloskop kann nun eine bestimmte Anzahl (abhängig vom vorhandenen Speicher) solcher Bitübergänge erfasst und überlagert werden. Auf dem Schirm entsteht dann ein Bild mit der Form eines Auges (Bild 3).
Die Darstellung selbst kann in der Öffnung des Auges variieren und in der Verschleifung der Signale. Aus der Augenhöhe und Augenweite lassen sich Signalamplituden und Verzerrungen in Form von Verzögerungen, Rauschen und Jitter ermitteln. In Oszilloskopen der Familie Infiniium (Agilent Technologies, www.agilent.com) sind zum Beispiel für die unterschiedlichen Fahrzeugnetzwerke die jeweiligen Spezifikationen hinterlegt und die optimalen Messverfahren implementiert.
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- Definition der „Test Timing“-Parameter
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- Gängige Methoden und Werkzeuge zum Test von Kfz-Datennetzen
