Hardware-in-the-Loop-Werkzeuge im gesamtheitlichen Entwicklungsprozess

Transkript

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2 Hardware-in-the-Loop-Werkzeuge im gesamtheitlichen Entwicklungsprozess Stephan Ahrends, National Instruments Orazio Ragonesi, MicroNova electronic GmbH Vierkirchen Gerhard Kiffe, AUDI AG

3 Make the test disappear Das Erreichen von Transparenz zwischen Design und Test

4 Zunehmende Komplexität der Produkte

5 Zunehmende Komplexität der Systeme Car Entertainment und Informations-Systeme Navigation FM, AM, Digital-Radio LCD Anzeigen Antriebsstrang Motor Getriebe Energiemanagement Fahrwerk Fahrerassistenzsysteme ESP Reifendrucküberwachung ACC Elektrische Lenkhilfe Dämpferregelung Karosserie Airbags Klima Türsteuergräte Frühwarnsysteme

6 Kann das Testen wirklich verschwinden? WerdenTestingenieure verschwinden? Werden die Testkosten verschwinden? Wird die Testzeit verschwinden? Gleichzeitiges Entwickeln und Testen? Bessere Integration von Tests in den Entwicklungsprozess?

7 Evolution von Entwicklung und Test Empirisches Schaltungsdesign Software Design und Simulation Datenaustausch Analoge Messtechnik Digitale Messtechnik

8 Typischer Produktentwicklungsprozess Theory & Research Design & Simulation Board & Silicon Prototype Manufacturing & Deployment Simulated Device Physical Device Virtuelle Welt Physikalische Welt

9 Automation der Simulation Testdatenaustausch Design Simulation Verification Test

10 Test optimiert Simulation und Validierung Fahrwiderstands- Testdatenfluss RLD Measurements Courtesy of DaimlerChrysler, General Motors and MSC.Software.

11 Test optimiert Simulation und Validierung

12 Test optimiert Simulation und Validierung Fahrtest- Testdatenfluss

13 Evolution von Entwicklung und Test Empirisches Schaltungsdesign Software Design und Simulation Datenaustausch Analoge Messtechnik Digitale Messtechnik Einheitliche Systemdesign- und Testplattform

14 Test im modellbasierten Designprozess System Definition System Test Real-Time Prototyping Hardware (RCP) Rapid Prototyping Model/Software in the Loop Targeting Hardwarein-the-Loop Test Software Test Low-Level I/O Test Abschliessender System-Test Real-Time Test System (HIL)

15 Aufbau und Komponenten eines HiL-Simulators

16 Software-Komponenten eines HiL-Systems Bedienrechner Echtzeitrechner Testmanagement Testautomatisierung Testautomatisierung Modell Visualisierung Treiber für I/O HW Echtzeitbetriebssystem

17 Welche Komponenten bietet NI?

18 NI Control-Design- und Test-Werkzeuge System Spezifikation Design & Simulation Rapid Prototyping Feld Test Calibrierung & Funktionaler Test System Test (HIL) LabVIEW Code Generation Software Test LabVIEW Real-Time und Simulation Interface Toolkit TestStand NI Requirements Gateway

19 Eine skalierbare Entwicklungs-Plattform Mess-, Design-, Simulations- und HiL-Anwendungen LabVIEW für LabVIEW LabVIEW Windows Real-Time FPGA Benutzer-Schnittstelle Testautomatisierung Datenbankanbindung Report-Erstellung Offline Simulation Modellbasierte Simulation in Echtzeit Determinismus von RTOS Multi-Rate Support Execution-Trace Präzise, flexible Zeitsteuerung und Synchronisation Hardware Determinismus

20 LabVIEW Grafische Programmierung Kompilierende graphische Entwicklungsumgebung Vier bis 10-fache Reduzierung der Entwicklungszeiten Werkzeuge zum Erfassen, Analysieren und Präsentieren von Daten Offene Schnittstellen zu HW & SW

21 LabVIEW Real-Time Modul Desktop PCs Deterministische PCI-Systeme RT PXI Embedded Controller schnell, vielfältige I/O-Möglichkeiten RT CompactRIO FPGA, für raue Umgebungen geeignet RT Compact FieldPoint klein, für raue Umgebungen geeignet RT Compact Vision Systeme Kompakte Bildverarbeitungssysteme

22 LabVIEW FPGA und Rekonfigurierbare I/O Einbetten von LabVIEW Intelligenz in Hardware Advanced Timing und Triggerung, On-Board Decision Making und Custom Digital I/O Simultane Ausführung von parallelen Tasks Keine Kenntnisse von VHDL-oder FPGA-Designwerkzeugen notwendig

23 Einbindung von dynamischen Systemen LabVIEW Schnittstellen zu Simulations- und Modellgenerierungs-Werkzeugen NI LabVIEW Simulation NI LabVIEW NI MATRIXx Schnittstellen zu Simulations- Werkzeugen LabVIEW 8.x Control Tools The MathWorks Simulink Andere* Strecken- Modell Echtzeit-HiL-System Software Interface zur I/O HW Modulare I/O Hardware Steuergerät * z.b. C, Fortran, Easy5, Dymola, SCADE, Rhapsody

24 LabVIEW Simulation Module Simuliert dynamische Systeme, sowohl Strecke als auch Regler Echtzeit Implementierung möglich für Rapid Control Prototyping oder Hardware-in-the-loop Simulation Erweitert LabVIEW um gerichteten Datenfluss

25 Closed Loop Simulation

26 Verwenden von Simulink-Modellen in LabVIEW Wiederverwendung von bestehenden Regler- oder Streckenmodellen die in TheMathWorks Simulink entwickelt wurden 1) Übersetzung von Simulink-Modellen nach LabVIEW Simulation 2) Das LabVIEW-Simulation-Interface-Toolkit ermöglicht das Importieren von Simulink-Modellen als DLL nach LabVIEW Simulink Algorithm Modeling die Erstellung von leistungsfähigen Benutzerschnittstellen für Simulationen in Simulink Algorithm Verification Real-World Prototyping LabVIEW

27 Graphical Differencing for Models created using Simulink ecdiff from ExpertControl Compares two Simulink models to find differences with respect to structures, parameters, and visual (cosmetic) differences Checks Simulink models containing multiple subsystems, each subsystem containing standard Simulink blocks, library blocks, s-functions, Stateflow blocks and further subsystems. Remark: Users can check source code differences in s-functions (written in C/C++ or M-script) by using their preferred ASCII-file differencing tool. Works with Windows Vista/XP/2000. Supports Simulink models from Release R12.1 through current versions such as R2007b. Includes a License Manager

28 Hardware Plattform PXI PCI extensions for Instrumentation (PXI) Offener Multi-Vendor Standard Göpel Pickering LeCroy.. Über 1000 I/O Karten verfügbar

29 Grosse Auswahl an PXI-Modulen Modulare Instrumente Oszilloskope/Digitalisierer Digitalmultimeter (DMM) Frequenzgeneratoren Hochfrequenz-Instrumente Digital-I/O-Module DSA-Module Switches Motorsteuerung/ Industrielle Bildverarbeitung Analoge/digitale Bilderfassung Schritt- und Servomotorensteuerung Datenerfassung und Steuerung Multifunktions- Datenerfassungskarten Digital-Datenerfassungskarten Rekonfigurierbare I/O Analog-Ausgabekarten Counter/Timer-Karten Echtzeit-I/O-Karten Systemperipherie Prototypenkarten Festplatten Carrier für PC-Karten Carrier für M-Module Busschnittstellen GPIB-Controller Ethernet-Controller DeviceNet-Controller CAN-Controller ARINC/MIL-STD Bausteine FlexRay Profibus SCSI-Module Prozesskontrolle Boundary-Scan-Module

30 TestStand Test-Automatisierungs-Software Entwicklungsumgebung Editor & Debugger Mehr als 40 vordefinierte Testschritte Test Execution-Engine Optimiert für schnelle Testausführung Paralleles testen API für Steuerung & Sequenzgenerierung Aufrufen von u. a. C,.Net, LabVIEW, Python, TCL Grundgerüst für Testsysteme integriert Benutzermanagement Ablaufsteuerung Reporterstellung Datenbankanbindung Variantenmanagement Parametrierung aus DB/Datei

31 Requirements-Traceability Lösung von NI Dedicated Interfaces DOORS RequisitePro Requirements Traceability NI Requirements Gateway Capture Navigation Dedicated Interfaces TestStand LabVIEW LabWindows MATRIXx

32 NI Requirements Gateway Verlinkt Anforderungen mit Test und Applikation Spezifiziert Abdeckungsbeziehungen zwischen Dokumenten Erfasst Anforderungs- und Traceability-Information Verwendet grafische-, Abdeckungsanalyse- und Impactanalyse-Ansichten um die Traceability Beziehungen zu visualisieren Erkennen und verfolgen von Änderungen in den Anforderungen und Abdeckungen Generiert Traceability- und Impactanalyse-Reports

33 NI DIAdem Interaktive Software zur Verwaltung, Sichtung, Analyse und Berichterstellung für technische Daten und zur Automatisierung von Arbeitsabläufen Integrierter DataFinder zur Datensuche und recherche in großen Dateibeständen Zugriff auf beliebige Dateiformate und große Datenmengen (mehr als 100 Mrd. Werte) Interaktive Analysen und anspruchsvolle Ergebnisberichte ohne Programmieraufwand Komplett automatisierte Systemlösungen mit zugeschnittenen Bedienoberflächen Integrierte Datenerfassung und Anbindung an NI LabVIEW, LabWindows/CVI,

34 Zusammenfassung National Instruments bietet mit seinen Hardware- und Software-Komponenten eine Plattform, die flexibel, skalierbar und offen vom Design über Rapid Prototyping, Hardware in the Loop bis hin zum Produktionstest reicht.

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36 Wenn Du ein Schiff bauen willst, dann trommle nicht Deine Männer zusammen, um Holz zu beschaffen und Arbeit zu verteilen, sondern lehre sie die Sehnsucht nach dem weiten, endlosen Meer. Antoine de Saint-Exupéry 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/36

37 Modellplattform HiL-Spezifische Produkte Systemintegration HiL-Simulator Kunde Steuergeräte z.b Signalkonditionierung und Lasten Standardkomponenten Systemsoftware Fehleraufschaltung Echtzeithardware I/O-Baugruppen Blocksets Tools, Testautomatisierung Integration Hardware und Systemsoftware von MicroNova und National Instruments 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/37

38 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/38

39 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/39

40 NovaSim 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/40

41 Combi-Instrument radio Sitzsteuerung Türsteuergeräte Klima Motor, Getriebe, ACC, CAN-MOST Gateway MOST-System Navigation 4-Jun-08/Ragonesi/A&S/41

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