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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 3

Modelltransfer und Validierungsergebnisse

Die Hardware-Implementierung des virtuellen Prototypen erfordert die Aufteilung und nachfolgende Code-Generierung für jedes einzelne Steuergerät. Hierbei wurden zehn „EB6120 Prototyping ECUs“ von Elektrobit und eine MicroAutobox von dSpace verwendet.

Die gesamte Validierung des Systementwurfs auf der Hardware wurde in drei Schritten bewältigt:

Zuerst musste nachgewiesen werden, dass der FlexRay-Bus eine fehlerfreie Kommunikation der Steuergeräte erlaubt und die vorgegebenen Zeitanforderungen eingehalten werden. In dieser Phase des Projekts wurden Netzwerk-Management-Funktionen (Sleep/Wake-up) noch außer Acht gelassen. Es wurden aber bereits der CAN-Bus und das CAN/FlexRay-Gateway implementiert und validiert.
Als nächstes wurden alle Task-Ausführungszeiten gemessen und die Annahmen bezüglich ihrer WCETs überprüft.
Als letztes wurden die End-zu-End-Verzögerungen der einzelnen Applikationssignale für die zyklischen Antworten validiert.

Der in Bild 4 abgebildete Netzwerkaufbau wurde verwendet, um sowohl den FlexRay-Bus-Schedule als auch den Applikations-Schedule des Systems zu validieren. Es können damit Systeme mit maximal acht FlexRay-Steuergeräten, fünf CAN-Steuergeräten und einem FlexRay/CAN-Gateway untersucht werden. Für FlexRay wurde ein einfacher passiver linearer Bus mit 24 m Länge und einer Datenübertragungsrate von 5 und 10 Mbit/s verwendet. Als Steuergeräte wurden EB6120 Prototyping ECUs und eine MicroAutobox eingesetzt. Mit diesem Netzwerkaufbau wurde eine Vielzahl an Tests durchgeführt und dokumentiert.

Die Netzwerkstatistiken für FlexRay-Frames zeigten einen fehlerfreien Betrieb. Frames im statischen Segment wurden mit einem Versatz von 2,5 ms, 5 ms und 10 ms gesendet, die Frames im dynamischen Segment mit 20 ms, 40 ms und 80 ms. Die Frames im statischen Segment wiesen dabei nur einen insignifikanten Jitter auf. Bei den Frames im dynamischen Segment trat wie erwartet ein höherer Jitter auf, der aber noch deutlich im vorgesehenen Bereich lag.

Trotz des fehlerfreien Netzwerkverkehrs ist es essentiell, zu überprüfen, ob die lokalen Zeitbasen der einzelnen Steuergeräte mit der globalen Zeitbasis des FlexRay-Netzwerks synchronisiert arbeiten, um sicherzustellen, dass die zeitgesteuerten Tasks zeit- und phasensynchron ausgeführt werden. Dies wurde mit Hilfe des EB6120-Laufzeitsystems verifiziert. Die Messungen zeigten, dass die Steuergeräte aktiv und synchron zum FlexRay-Netzwerk arbeiteten. Die zeitgesteuerten Tasks wurden korrekt gestartet, und es war noch Rechenzeit vorhanden, um ISR-Tasks (Interrupt Service Routine) oder Hintergrund-Tasks auszuführen.