Qualifizierung
Mit Testwerkzeugen schneller zu TSN-fähigen Geräten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Entwicklungsbegleitende Prüfung der korrekten Arbeitsweise der Werkzeuge
Zur unabhängigen Qualifikation der TSN-Bausteine eines IC-Herstellers werden die Industrial Middleware und die Applikation durch eine Emulation ersetzt. Sie nutzt die darunterliegende Hardware und deren Netzwerktreiber. Die Emulation verhält sich wie ein Automatisierungsgerät und wird nach erfolgreichen Prüfungen später gegen die Middleware und Geräteapplikation des Herstellers ausgetauscht. Die Emulation setzt sich aus den folgenden Teilen zusammen:
- Reference: Dieses Testwerkzeug emuliert sowohl die zyklische Echtzeitkommunikation als auch die azyklische Netzwerkkommunikation. Beides lässt sich in weiten Bereichen in einer Datei konfigurieren. So können zum Beispiel kürzeste Zykluszeiten im Mikrosekundenbereich eingestellt werden, aber auch die Paketgrößen und deren Anzahl. Der Referenzteil kontrolliert ebenfalls empfangene Pakete und misst die Laufzeiten von Applikation zu Applikation. Zudem belastet die Referenzapplikation die CPU mit dem speziellen Tool »Hackbench«. Sämtliche Ergebnisse werden protokolliert.
- Test: Dieses Tool empfängt die zyklische und azyklische Kommunikation des Referenzteils und sendet sie zurück. Bestimmte Werte werden auch protokolliert.
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Die Referenz ebenso wie die Testapplikation sind über das Netzwerk durch TSN-Mechanismen aufeinander synchronisiert. Auf diese Weise lassen sich sehr genaue Messungen von Laufzeiten und Abweichungen durchführen (Bild 4).
Aufgrund der engen Zusammenarbeit zwischen Phoenix Contact als Steuerungs- und Gerätehersteller sowie einem großen Halbleiterhersteller konnte bereits entwicklungsbegleitend geprüft werden, ob die Testwerkzeuge korrekt arbeiten und sich die Implementierung von TSN-Elektronik und -Software fehlerfrei gestaltet. Ferner ermöglichten die TSN-Testwerkzeuge Leistungsmessungen im Mikrosekundenbereich sowie Optimierungen. Damit hat die Testumgebung ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt.
Einfachere und zuverlässigere Portierung von TSN-Gerätesoftware
Aktuell führt Phoenix Contact gemeinsam mit Intel Gespräche zur Veröffentlichung der Testwerkzeuge als Open Source. Die Offenlegung soll unter anderem dazu beitragen, dass möglichst viele Hersteller ihre bestehenden und geplanten TSN-Produkte qualifizieren, sodass die Portierung von TSN-Gerätesoftware noch einfacher und zuverlässiger wird. Da die TSN-Testwerkzeuge im Grundsatz unabhängig von einer TSN-Middleware funktionieren, sollten sie für alle Interessierten zugänglich sein. Zur langfristigen Wartung muss jedoch eine nachhaltige Lösung gefunden werden. Hier gibt es mehrere Optionen.
Nach der Bekanntmachung und breiten Akzeptanz verspricht sich Phoenix Contact als Gerätehersteller ein breites Angebot an TSN-fähigen Bausteinen, die sich in den eigenen Produkten einsetzen lassen. Die Halbleiterhersteller profitieren ebenfalls, denn sie können ihre Produkte durch die Testwerkzeuge qualifizieren und verbessern. Das bildet wiederum die Grundlage für einen fairen Wettbewerb. Schlussendlich bieten quelloffene TSN-Testwerkzeuge Raum für zukünftige Erweiterungen. Beispielsweise lassen sich die Security-Verschlüsselung des TSN- Traffics oder erweiterte Testverfahren integrieren. Auch eine Weiterentwicklung der TSN-Standards kann auf diese Weise sehr einfach berücksichtigt werden.
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