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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 2

Simulationsmodi für virtuelle Prototypen

Basierend auf den verfeinerten FlexRay-Signalen und einem virtuellen FlexRay-Bus kann eine Reihe weiterer detaillierter Simulationen des virtuellen Prototypen gefahren werden. Derzeit werden vier Simulationsmodi unterstützt, je nach Verfeinerungsgrad der Systeminformationen der verteilten Anwendung.

Die erste Simulationsstufe „Global Timing“ stellt eine relativ einfache Form der Abstraktion dar und verwendet eine fixe Kommunikationsverzögerung für alle Signale (Bild 2). Diese Simulationsstufe kann bereits früh im Entwicklungsprozess verwendet werden, wenn noch wenig Informationen über das Zeitverhalten der verteilen Anwendung bekannt sind. Dies wird angewendet, um grob festzustellen, wie sich Verzögerungen auf das Applikationsverhalten auswirken.

Die zweite Simulationsstufe „Signal Timing“ verwendet bereits für jedes Signal einzeln vorhandene Zeitinformationen wie Periodendauer und zeitlicher Versatz. Das ist typischerweise der Detailierungsgrad, mit dem sich der OEM als Systemintegrator beschäftigt. Diese Simulationsstufe existiert einerseits, um auf einfache Weise die zeitlichen Parameter für Signale zu erarbeiten, d.h. ohne Einbeziehung des Kommunikatinssystems und der damit verbundenen Planung. Andererseits dient sie dazu, das Zeitverhalten des Schedules auf die Signalebene übertragen zu können, ohne dass die Kommunikationsplanung dafür existieren muss. Diese Simulationsstufe ist vor allem für den Steuergeräteentwickler interessant, für den nur das zeitliche Verhalten der relevanten Signale bekannt sein muss.

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Die dritte Simulationsstufe „Application Task Timing“ berücksichtigt nun auch auf bestimmte Steuergeräte bezogene Informationen der Applikationsfunktionen. Diese Simulationsstufe ist für die Entwickler eines einzelnen Steuergerätes, beispielsweise bei einem Tier-1-Zulieferer interessant. In dieser Simulationsstufe werden die Zeitparameter der einzelnen Signale um die Zeitparameter der Sende- und Empfangs-Tasks ergänzt bzw. überschrieben, um realistischere Simulationsergebnisse zu erhalten. Dabei ist es erforderlich, dass die WCETs (worst case execuction times) der Tasks bereits bekannt sind oder zumindest Schätzwerte vorliegen. Hier wird davon ausgegangen, dass die Übertragung eines Signals immer genau nach Ende der Erzeuger-Task und vor Anfang der Empfänger-Task passiert, und dass das Kommunikationssystem die Übertragung in diesem Zeitfenster garantiert.

Die vierte und letzte Simulationsstufe „Schedule Timing“ berücksichtigt auch die noch fehlenden Zeitinformationen bzgl. Betriebssystem, Treiber, Firmware oder allgemein der Basis-Software sowie des FlexRay-Bus-Schedules (Bild 3).

Damit sind nunmehr alle relevanten Funktions- und Zeitinformationen berücksichtigt und der resultierende virtuelle Prototyp sollte sich auch bzgl. seines Zeitverhaltens so verhalten wie der reale Prototyp.

Bei Ford wurden die beschriebenen Simulationsstufen verwendet, um den Entwurf des FlexRay-Bus-Schedules sowie den Aufbau des Anwendungs-Schedules zu validieren. Hierbei war es möglich, wesentliche Entwurfselemente zu verifizieren, im Speziellen wurde die Closed-Loop-Kommunikation zwischen mehreren Steuergeräten untersucht und abgesichert.

Fortgeschrittene Themen, wie z.B. „In-Cycle Response“-Szenarien, wurden zuerst am virtuellen Prototyp erprobt, bevor sie am echten Hardware-Prototyp nachgestellt und validiert wurden.