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FlexRay für Ford

Prototyping von FlexRay-Applikationen bei der Ford Motor Company

4. April 2011, 10:56 Uhr | Von Chait Phagoo, Jim Lawlis, Payam Naghshtabrizi, Emmerich Fuchs und Gerald Freiberger

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Modellbasierte Entwicklung von Echtzeit-Anwendungen

Der erste Modellierungsschritt in der Matlab/Simulink-Entwicklungsumgebung besteht in der Erstellung der Applikationsfunktionen, z.B. der Regelungsfunktion, dem Einlesen eines Sensors oder dem Ansteuern eines Aktors sowie dem Management des Systemzustands und/oder der Fehlerbehandlung auf Systemebene unter Verwendung von Standard-Simulink-Blöcken.

Bei der Ford Motor Company beschäftigt sich ein Validierungsprojekt mit einem neuen Systementwicklungsansatz basierend auf einer Systemarchitektur, wie sie in Bild 1 zu sehen ist. Das System besteht aus fünf FlexRay-Steuergeräten und einem CAN-Steuergerät, die eine Testapplikation ausführen, die zur Evaluierung der Systemanforderungen gebaut wurde.

Im ersten Schritt wurde das System in ein Matlab/Simulink-Modell übergeführt. Dabei wurden mit einem hohen Abstraktionsgrad Funktionsblöcke erstellt, die die Ausführungsperioden und die Zuordnung zu einzelnen Steuergeräten kapseln. Diese Simulink-Subsysteme wurden dann mit den entsprechenden Anwendungsmodellen befüllt.

Auf dieser Ebene kann bereits eine einfache Validierung der Regelungsfunktionen erfolgen, wobei noch sehr abstrakte Größen, wie Null-Verzögerungen durch Kommunikation oder Null-Ausführungszeiten angenommen werden. Hierbei wird die periodische Ausführung der Anwendungsfunktionen von den übergeordneten Funktionsblöcken vererbt. Zudem werden die Eigenschaften der Signale, die zwischen den Funktionsblöcken ausgetauscht werden, von den Simulink-Funktionsblöcken vererbt. Eine Simulation unter den beschriebenen Annahmen zeigt erwartungsgemäß keine signifikanten Verzögerungen oder Quantisierungseffekte. Auf dieser Ebene kann aber bereits die Grundfunktion des Algorithmus und des Datenaustausches überprüft und validiert werden.

Im nächsten Verfeinerungsschritt wurden Simulink-Signale durch Simtools-Signale ersetzt, um die Signaleigenschaften sowohl auf Anwendungs- als auch auf Netzwerkebene genauer modellieren zu können, da üblicherweise Konvertierungen zwischen den beiden Domänen erforderlich sind. Der Transport der Simtools-Signale erfolgt durch entsprechende Simtools-Netzwerkblöcke, die auch in der Lage sind, die Netzwerkkommunikation zu simulieren. Jedes Simulink-Signal wird dabei mit einem individuellen zeitlichen Versatz und einer individuellen Periode versehen. Diese Signalspezifikationen können dann auch über Import/Export-Funktionen ausgetauscht werden.