Test von FlexRay-Netzen mit dem Oszilloskop

FlexRay ist da – und wo dieses Bussystem noch nicht drin ist, wird es wohl bald hineinkommen. So eine Kommunikationsverbindung, die auch sicherheitskritische Systeme im Auto miteinander vernetzt, muss hohen Anforderungen genügen – ganz besonders, wenn Komponenten verschiedener Hersteller zusammenarbeiten sollen. Testverfahren müssen dementsprechend auf mehreren Ebenen durchgeführt werden.

FlexRay ist da – und wo dieses Bussystem noch nicht drin ist, wird es wohl bald hineinkommen. So eine Kommunikationsverbindung, die auch sicherheitskritische Systeme im Auto miteinander vernetzt, muss hohen Anforderungen genügen – ganz besonders, wenn Komponenten verschiedener Hersteller zusammenarbeiten sollen. Testverfahren müssen dementsprechend auf mehreren Ebenen durchgeführt werden.

Generell gilt es, drei Bereiche auf Funktionsfähigkeit und auf Übereinstimmung mit den Spezifikationen des Standards zu prüfen: Protokollebene, Datenebene und physikalische Ebene.

Trigger für das FlexRay-Protokoll:

  • Transmission Start Sequence (TSS)
  • Statische oder dynamische Frame-IDs
  • Zykluszähler
  • Byte Start Sequence (BSS)
  • Frame Start Sequence (FSS)
  • Frame End Sequence (FES
  • CRC-Fehler
  • Wakeup
  • Collision Avoidance Symbol (CAS)
  • Null-Frame-Indikator (NFI)
  • Sync-Frame-Indikator (SyFI)
  • Startup-Frame-Indikator (StFI)

Dekodierte Daten

Während sich bei Anbietern von Messlösungen an seriellen Bussen die Einsicht durchgesetzt hat, Signal und dekodierte Protokollinformationen auf einem Bildschirm anzuzeigen, geschieht dies jedoch meist höchst unübersichtlich – entweder ist das Signal oder die Dekodierung schlecht zu erkennen, gelegentlich auch beides. LeCroy nutzt die Möglichkeiten moderner Displays und hoher Rechenleistung: Mit Hilfe spezieller Algorithmen zerlegt »Flex- Ray TD« das serielle (physikalische) Datensignal und stellt die dekodierten Protokollinformationen farbig dar, der Beginn des Kommunikationszyklus und Fehler- Frames sind hervorgehoben.

Diese farbige Dekodierung liegt dann über dem Signalverlauf, sodass der Anwender einfach einzelne Bereiche des erfassten Signals identifizieren und die für ihn relevanten auswählen kann (Bild 1). Die dekodierten Daten lassen sich im Hex- oder Binärformat ausgeben.

Dabei spielt die Zoomfunktion ihre Stärken aus; je nach Stufe werden zusätzliche Details angezeigt bis hin zur Bit-für-Bit-Dekodierung (Bild 2). Das System erzeugt aus den dekodierten Daten eine interaktive Tabelle, die sich schnell auch nach Detailinformationen durchsuchen lässt – so wird aus dem Oszilloskop eine Art Protokollanalysator, dessen Daten sich etwa in eine Excel-Tabelle exportieren lassen.

Diese Dekodierungsfunktionen sind nicht auf FlexRay beschränkt: Von einem typischen FlexRay-Knoten gehen möglicherweise LINund CAN-Busse ab, in einem Steuergerät vielleicht auch ein Prozessorbus wie etwa SPI. Damit das Zusammenspiel auch reibungslos funktioniert, erlaubt es »FlexRay TD«, gleichzeitig bis zu vier Busse mit gleichen oder verschiedenen Protokollen (CAN, LIN, I2C, SPI und UART stehen zur Verfügung) zu dekodieren. Alle diese Funktionen lassen sich nicht nur auf Live-Signale, sondern auch auf gespeicherte Daten und sogar auf mathematische Funktionen anwenden.

Der Anwender profitiert von der Kombination aus FlexRay-Testmöglichkeiten und dem zugrunde liegenden Oszilloskop: In der Mixed-Signal-Variante stellt der WaveRunner Xi zusätzlich 18 oder 36 digitale Kanäle bereit, was vollständige Tests von Embedded Systemen ermöglicht. Die Mixed-Signal-Optionen erlauben es, analoge und digitale Wellenformen gemeinsam mit seriellen Daten zu analysieren und dabei analoge und digitale Cross-Pattern- Triggerung durchzuführen.

Die Messfunktionen der Oszilloskope aus der Reihe »WaveRunner Xi« ermöglichen, zusammen mit eingebauten Mathematikmodulen, tiefgehende Tests des Physical Layers bzw. der BitÜbertragungsschicht. Solche Tests sind etwa für Konformitätsprüfungen notwendig und übersteigen für gewöhnlich sowohl die Fähigkeiten eines Oszilloskops als auch eines Protokollanalysators.

Mit den besonderen Mathematikmodulen des »FlexRay TD« sind alle in der »FlexRay Compliance Test Specification« Version 2.1b geforderten Tests der Übertragungsschicht möglich. Dazu zählen unter anderem Propagation Delay, Truncation oder Timing. Zusammen mit den beschriebenen Triggeroptionen lassen sich auch ID-spezifische Augendiagramme und Jitterparameter bestimmen.