Der Einsatz von FlexRay in einem Oberklasse-Fahrzeug
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1
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Trotz der Verfügbarkeit von Protokollspezifikation und Hardware gibt es noch keine bewährte Praxis, wie die optimalen Konfigurationsparameter für ein FlexRay-Netzwerk mit bestimmten Eigenschaften berechnet werden können. Die Protokollspezifikation enthält zwar allgemeine Richtlinien, kann aber keine genaue Anleitung bezüglich Optimierung der Robustheit oder der Übertragungsrate geben. Verschiedene Konfigurationsdaten könnten im Labor gleich gut funktionieren, aber in unterschiedlichen Eigenschaften der Robustheit gegenüber Änderungen der Systemuhr (z.B. durch Temperaturwechsel und Alterung der Komponenten), der Toleranz in Chips und Kabellänge und der durch Reparaturen geänderten Verkabelung resultieren. Andererseits führt der Ansatz, jedem Parameter den sichersten Wert zuzuweisen, zu ineffizienten Schedules mit viel verschwendeter Übertragungsrate.
Eine umfangreiche Analyse der Eigenschaften des FlexRay-Protokolls, Simulation und Experimente sind daher notwendig, um Formeln für die optimalen Parameter entsprechend den Anforderungen zu definieren. Ein Prüfstand wurde aufgebaut, um die Parameter auf Hardware-Knoten mit realistischer Verkabelung zu testen. Die Konfigurationsparameter wurden auf Robustheit und Leistung untersucht, indem die Systemzeit des FlexRay-Controllers und die Parameter des Physical Layers systematisch verändert und die entstehende Signalqualität, Bit-Fehlerrate und die Kommunikationsausfälle gemessen wurden. Auf diese Weise wurde ein robuster, zukunftsträchtiger Parametersatz festgelegt.
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Tools und Methoden zur Netzwerk-Validierung
Das Testen gehört zu den aufwendigsten Prozessen in der Entwicklung und Integration von vernetzten Komponenten, Software-Subsystemen und ECUs. Integrationstests auf Seiten des Automobilherstellers erfordern eine rasche und gründliche Bewertung von richtiger Konfiguration, Interoperabilität und Robustheit der Komponenten. Beim Einsatz von FlexRay erwarten die Testingenieure, dieselben Methoden und Tools wie in CAN-Netzwerken einsetzen zu können. Da FlexRay auf dem zeitgesteuerten Ansatz beruht, müssen einige Methoden, die mit CAN funktionierten, verändert oder komplett umgearbeitet werden. Die folgenden Szenarien stellen eine besondere Herausforderung beim Testen und Validieren von vernetzten Funktionen dar:
- Bei der Einführung von FlexRay in die Fahrzeugarchitektur werden Funktionen von CAN-ECUs zu FlexRay-ECUs migriert; dies macht eine Gateway-Funktion zwischen CAN und FlexRay in der Entwicklungs- und Testphase erforderlich.
- Die Entwicklung von Fahrzeugnetzwerken erfolgt in mehreren Integrationsphasen. Jede Stufe unterscheidet sich von der vorangehenden durch Änderungen in der Netzwerkspezifikation, wodurch Steuergeräte aus verschiedenen Integrationsstufen miteinander inkompatibel sein können.
- Wenn die Kommunikation zwischen den verschiedenen Netzwerken hergestellt wird, muss die Antwort auf besondere Signalwerte und -bedingungen wie Grenzwerte, ungültige Werte und falsche Prüfsummen getestet werden. Ohne Änderungen an den ECUs vorzunehmen, ist dies nur mit einem Netzwerk-Manipulationstool möglich.
Die folgenden Szenarien stellen eine besondere Herausforderung beim Testen und Validieren von vernetzten Funktionen dar:
- Bei der Einführung von FlexRay in die Fahrzeugarchitektur werden Funktionen von CAN-ECUs zu FlexRay-ECUs migriert; dies macht eine Gateway-Funktion zwischen CAN und FlexRay in der Entwicklungs- und Testphase erforderlich.
- Die Entwicklung von Fahrzeugnetzwerken erfolgt in mehreren Integrationsphasen. Jede Stufe unterscheidet sich von der vorangehenden durch Änderungen in der Netzwerkspezifikation, wodurch Steuergeräte aus verschiedenen Integrationsstufen miteinander inkompatibel sein können.
- Wenn die Kommunikation zwischen den verschiedenen Netzwerken hergestellt wird, muss die Antwort auf besondere Signalwerte und -bedingungen wie Grenzwerte, ungültige Werte und falsche Prüfsummen getestet werden. Ohne Änderungen an den ECUs vorzunehmen, ist dies nur mit einem Netzwerk-Manipulationstool möglich.
Um Funktionen und ECUs in diesen Szenarien testen zu können, wurde das Gateway- und Manipulationstool TTX-Connexion entwickelt (Bild 2). Dieses Gerät erlaubt die Weitergabe von Daten zwischen einem CAN- und einem FlexRay-Netzwerk oder zwischen zwei FlexRay-Netzwerken, indem es die Datenwerte manipuliert, um entweder verschiedene Darstellungen derselben Daten in unterschiedlichen Integrationsphasen zu unterstützen oder um Werte einzustreuen, die nicht von der Implementierung des Zulieferers erreicht werden. So kann beispielsweise das Verhalten des Geräts unter Fehlerbedingungen oder in Extrembereichen getestet werden. Die Manipulation am Bus sowie ihre Aufzeichnung, Auswertung und Beobachtung ermöglichen es, Fehlerrisiken effizient zu analysieren und die Produktivität beim Test zu erhöhen. sj
 | Carsten Weich ist Leiter Software-Entwicklung Automotive bei TTTech. carsten.weich@tttech-automotive.com |  | Roman Hofmann ist Leiter Services Automotive bei TTTech Germany. roman.hofmann@tttech-automotive.com |
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