Entwurf von Vernetzungstopologien (In-Vehicle Networks)
Das Virtuelle Fahrzeug (Teil 1)
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Virtuelle Prototypen von Topologien ermöglichen detaillierte Analysen
Bei der Spezifikation von neuen Topologien ist es wünschenswert, die Netzwerke in dieser Hinsicht optimiert auszulegen. Dies stellt jedoch für den Entwickler eine große Herausforderung dar. Für die Auswertung vieler Kriterien – z.B. der Propagation Delays zwischen den Steuergeräten, also die Zeit, welches ein Bit von einem Steuergerät X zu einem Steuergerät Y benötigt – können keine manuellen oder vereinfachten Berechnungen auf dem Papier erfolgen. Dies gilt auch für den Einfluss unterschiedlicher Drosseltypen. Er beeinflusst in signifikantem Maße die Dynamik bei den Übergängen zwischen den logischen Bit-Leveln. Um solche Punkte bei der Spezifikation der Topologie auswerten zu können, wäre es erforderlich, dass die Topologie bereits vorliegt. Auch müssten die entsprechenden Kriterien per Messung ermittelt werden können.
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Zu diesem Zeitpunkt der Entwicklung existiert die Topologie aber nur auf dem Papier und Messungen sind nicht verfügbar. Um dieses Problem zu lösen, setzen Automobilhersteller mittlerweile auf die modellbasierte Entwicklung. Sie erfordert eine Entwicklungsumgebung, die die Erstellung virtueller Prototypen der Topologien ermöglicht. Diese dienen dem Entwickler als ausführbare Spezifikation. Sie erlauben es schon in der Spezifikationsphase der Vernetzung, die Topologien detailliert zu untersuchen. Die Firma Synopsys bietet mit der Entwicklungsplattform Saber eine Tool-Landschaft, welche die Entwicklung solcher virtueller Prototypen-Topologien ermöglicht. Bild 2 zeigt hierzu ein Beispiel für eine High-Speed-CAN-Topologie mit 14 Steuergeräten. Die High-Speed-CAN-Topologie ist in diesem Fall über verdrillte Leitungen zu einer kaskadierten Sterntopologie aufgebaut worden. Die einzelnen Steuergeräte werden durch Modelle der Steuergeräte-Schnittstelle abgebildet.
Für die Untersuchung der Signalintegrität ist dieser Umfang ausreichend. Bild 3 zeigt exemplarisch das Modell eines Steuergerätes. Die Steuergeräte werden lediglich über ihre physikalische Schnittstelle zum Bus abgebildet; die Betrachtung des gesamten Steuergerätes ist bei der Untersuchung der Signalintegrität nicht von Interesse. Die im Modell berücksichtigten Komponenten sind:
- Leitungstransceiver,
- Split-Terminierung,
- ESD- und EMV-Schutz,
- Communication-Controller,
- Gleichtaktdrossel,
- Oszillator.
Die hierfür benötigten Simulationsmodelle sind Bestandteil der Saber-Entwicklungsumgebung und beinhalten z.B. Transceiver-Modelle von NXP, Infineon, Bosch, TI und weiteren IC-Herstellern.
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- StateAMS für die Modellierung von Analog/Mixed Signal Statemachines
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