Dynamisches Testen von Embedded- Balázs Tóth, National Instruments

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1 Dynamisches Testen von Embedded- Systemen und Komponenten in Echtzeit Balázs Tóth, National Instruments

2 Agenda Echtzeittestsysteme NI VeriStand Echtzeittestplattform Erweiterungsmöglichkeiten von NI VeriStand Testautomatisierung - Integration von NI VeriStand Zusammenfassung

3 Embedded Systeme & Komponenten Medizinische Geräte Industrie Automatisierung Energieerzeugng Weiße Ware Luft- und Raumfahrt Automobilindustrie

4 Entwicklungsprozess K c K p Design System - Test K c K p Rapid Control Prototyping HiL- Validierung K c K p Kc Model DLL Code Generierung Kp Model DLL

5 Echtzeittestsysteme HIL Embedded Software Validierung (HIL, MIL, SIL, RCP) Prüfzelle Klimakammer, Druckkammer, Windkanal Test

6 Systemtest - Dynamischer Test Traditioneller Systemtest ist ein statischer Test Statische Eingangsgrößen am System führen zu statischen Ausgangsgrößen Bei steigender Systemkomplexität nicht mehr ausreichend, da dynamische Rückwirkungen der Ausgänge auf die Eingänge nicht berücksichtigt werden => Notwendigkeit zu dynamischen Tests, bei denen die Komponenten in der realen oder simulierten Umgebung getestet werden

7 Hardware-in-the-Loop Test-System HIL Testsystem Windturbinen -Steuereung Logging / Analyse Stimulus Windstärke Rotor Geschw. Anstellwinkel der Rotorblätter Windturbinen- Modell

8 Prüfzelle mit Stimulus und Monitoring Testsystem Logging / Analyse Stimulus Prüfzelle UUT Prüfzellen- Steuerung

9 Prüfzelle mit Regelung Testsystem Logging / Analyse Stimulus Druckkammer UUT Regelung (Geschl. Regelkreis) Drucksensoren und -Aktuatoren Alarme

10 Echtzeittestsysteme HIL Embedded Software Validierung (HIL, MIL, SIL, RCP) Modellbasierte Prüfzellen, HIL mit mechanischen Komp. Prüfzelle Klimakammer, Druckkammer, Windkanal Test

11 Testen von Systemen Hohe Zuverlässigkeit Steigende Systemkomplexität Hohe Anzahl der Systemvarianten Reproduzierbarkeit Reduzierung des Time-to-Market Zunehmender Kostendruck Anforderungen Ressourcen

12 Echtzeittestsystem - Anforderungen Benutzermanagement Zur Laufzeit editierbare GUI Leistungsfähig und skalierbar Offene Architektur Erweiterbar Echtzeit Stimulus Data Logging in Echtzeit Einfache I/O Konfiguration Closed-Loop-Test Alarmfunktionalität Deterministische Modellausführung Real-Time OS Real-Time Testing and Simulation Software

13 Agenda Echtzeittestsysteme NI VeriStand Echtzeittestplattform Erweiterungsmöglichkeiten von NI VeriStand Testautomatisierung - Integration von NI VeriStand Zusammenfassung

14 Was ist NI VeriStand? NI VeriStand ist eine Softwareumgebung, mit der Echtzeitprüfanwendungen (inkl. Hardware-in-the-Loop Testsysteme) effizient erstellt werden können. NI VeriStand besteht aus einem hostseitigen GUI und Konfigurationstool, sowie aus einer Echtzeit-Engine Real-Time Testing and Simulation Software

15 Arbeiten mit NI VeriStand System Explorer Konfiguration des Echtzeittestsystems (I/O, Modelle, Kanäle, ) Workspace Zur Laufzeit editierbare GUI (Visualisierung, Steuerung, Stimulus/Logging )

16 NI VeriStand System Explorer SYSTEM EXPLORER NI VeriStand Host Server I/O Konfiguration Modell(e) Kalkulierte / Benutzerdef. Kanäle Ressource-Mapping Alarmsignale/Prozeduren I/O Anbindung Channel Forcing Modellausführung Parametermanagement Server Communication I/O Drivers NI VERISTAND RT-ENGINE Kalkulierte Kanäle Stimulus-Generierung Alarmsignale/Prozeduren Custom Devices FPGA I/O

17 NI VeriStand Workspace I/O Anbindung Channel Forcing Modellausführung Parametermanagement FPGA I/O NI VeriStand Host Server Server Communication I/O Drivers Benutzeroberfläche Utilities WORKSPACE NI VERISTAND RT-ENGINE Kalkulierte Kanäle Stimulus-Generierung Alarmsignale/Prozeduren Custom Devices ÜBERWACHUNG: Alarm Monitor CAN Bus Monitor Channel Data Viewer TDMS File Viewer RT Console Viewer STEUERUNG: Channel Scaling & Calibration Channel Value Forcing Stimulus Profile Editor KONFIGURATION: Model Parameter Manager Alarm Manager

18 Echtzeittestsystem Konfigurieren Echtzeittestsequenz Erstellen / Aussführen HW I/O, Alarmsignale, Modelle Echtzeit Teststimulus Zur Laufzeit editierbar Benutzeroberfläche Erstellen

19 Hardware Support NEW* NEW* RT PXI RT PC Industrial Controller NI CompactRIO NI Single-Board RIO E-, M-, X-series DAQ SCXI / C-series SigCon R-series NI 9144 (EtherCAT) MXIe-RIO NI-XNET (CAN/LIN/FlexRay) Aero buses* FIU boards * 128MB DRAM or greater required

20 Agenda Echtzeittestsysteme NI VeriStand Echtzeittestplattform Erweiterungsmöglichkeiten von NI VeriStand Testautomatisierung - Integration von NI VeriStand Zusammenfassung

21 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

22 FPGA-basierte I/O Benutzerdefinierte FPGA- Funktionalität für: Benutzerdefinierte I/O- Konfiguration Signalvorverarbeitung Coprocessing High-speed Simulation

23 FPGA-basierte I/O - Beispiele Sensor-Simulation High-Speed Regelung Kurbelwelle Simulation Spezielle Protokolle

24 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

25 Benutzerdefinierte RT Funktionalität NI VeriStand Custom Devices für die Erweiterung der NI VeriStand RT-Engine mit: 3 rd Party HW Unterstützung Benutzerdefinierte RT- Aufgaben

26 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

27 NI VeriStand Models Importieren von Modellen aus LabVIEW, C/C++, oder anderen Modellierungs- und Softwareentwicklungsumgebungen für die Echtzeitausführung: Umgebungssimulation Regelungen Signalanalyse-Algorithmen

28 Unterstütze Modellierungsumgebungen The MathWorks, Inc. Simulink software LabVIEW / LabVIEW CD&Sim MapleSim models from Maplesoft SimulationX from ITI GT-POWER engine models from Gamma Technologies Inc. Tesis DYNAWare models NI MATRIXx SystemBuild Esterel SCADE Suite C/C++/FORTRAN/Ada Simulink is a registered trademark of The MathWorks, Inc. All other trademarks are the property of their respective owners.

29 NEW NI VeriStand Modelle aus LabVIEW NI LabVIEW VI Kompilierung also NI VeriStand Modell Hinzufügen zur NI VeriStand Echtzeitapplikation

30 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

31 Benutzerdefinierte UI Objekte Benutzerdefinierte Funktionalität Benutzerdefiniertes Design/Aussehen

32 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

33 Benutzerdefinierte Workspace Tools NI LabVIEW VI - NI LabVIEW VI - Benutzerdefiniertes Workspace Tool

34 Agenda Echtzeittestsysteme NI VeriStand Echtzeittestplattform Erweiterungsmöglichkeiten von NI VeriStand Testautomatisierung - Integration von NI VeriStand Zusammenfassung

35 NI VeriStand - Framework System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine I/O Stimulus Logging NEW Alarms Custom Devices Procedures FPGA Personalities Calculated Channels Model DLLs

36 NI VeriStand APIs NEW Workspace Automation API (Run-Time API) GetChannelValue(), DeployStimulusProfile(), System Explorer API (Configuration API) AddDAQDevice(), AddModel(), SetRate(),

37 NI VeriStand Run-Time (Automation) API System Explorer Configuration API Real-Time Engine Configuration Custom Device Configuration I/O Alarms Custom Devices Workspace Run-Time API Run- UI Time Objects Tools Custom Custom UI Objects Tools NI VeriStand Real-Time Engine Stimulus Procedures FPGA Personalities Logging Calculated Channels Model DLLs External Application NI VeriStand Automation API SelectConfiguration() DeployStimulusProfile() GetChannelValue().NET Interface - TestStand Steps - Iron Python - LabVIEW - Other.NET capable env.

38 Testautomatisierung mit NI TestStand NI TestStand Test Reporting Requirements Management Testautomation Testautomatisierung TestStand Engine NI VeriStand NI VeriStand Automation API NI VeriStand Workspace NI VeriStand Host Server Echtzeit- Testausführung NI VeriStand Engine

39 Agenda Echtzeittestsysteme NI VeriStand Echtzeittestplattform Erweiterungsmöglichkeiten von NI VeriStand Testautomatisierung - Integration von NI VeriStand Zusammenfassung

40 NI VeriStand ist eine Softwareumgebung, mit der Echtzeitprüfanwendungen (inkl. Hardware-in-the-Loop Testsysteme) effizient erstellt werden können. reduziert den Entwicklungsaufwand von Echtzeittestsystemen durch konfigurationbasierte Systemdefinition bietet flexible Erweiterungsmöglichkeiten sowohl auf der Host-Seite als auch auf der Echtzeit-Ebene kann in eine bestehende Testinfrastruktur integriert werden Real-Time Testing and Simulation Software

41 Video demonstrations How-to documents NI VeriStand 2010 webcast NI VeriStand add-ons page

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