Neue Anforderungen in der Bordnetzkommunikation Werkzeuge und Lösungen von NI. Roland Magolei NI Engineering

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1 Neue Anforderungen in der Bordnetzkommunikation Werkzeuge und Lösungen von NI Roland Magolei NI Engineering

2 Agenda Automotive Anforderungen Heute LIN, CAN, FlexRay, MOST Lösungen von NI und Partnern Automotive Anforderungen von Morgen Automotive Anforderungen von Morgen Bussystem der Zukunft?

3 Anforderungerung Buskommunikation im Kfz Anforderungen FlexRay MOST CAN LIN Bandbreite

4 LIN (Local Interconnect Network) kostengünstige Kommunikation für einfache Sensoren/Aktuatoren Serielles Datenformat, Master / Slave Max. 20,0 kb/s Offener Standard: Austauschformate: LDF (LIN Description File) ASAM FIBEX

5 CAN (Controller Area Network) ECU Kommunikation (Getriebe, Motor, ) Multi Master Max kb/s Ereignisgesteuerte Übertragung Offener Standard: ISO Austauschformate ASAM FIBEX, DBC, NCD

6 FlexRay ECU Kommunikation (Antrieb, Lenkung, Fahrdynamik, ) X ByWire Zeitgesteuerte Sync/Asynchrone Datenübertragung Max kb/s Offener Standard in Vorbereitung: ISO Part 1-5 Austauschformat: ASAM FIBEX, AUTOSAR

7 MOST Audio, Video, Navigation und Telekommunikation (Internet) hohe Bandbreite bei gleichzeitig relativ niedrigen Kosten Max. 24,8 Mbit/s Synchrone/Asynchrone Übertragung ABER: Kein offener Standard MOST Cooperation Austauschformat: u.a FIBEX

8 Austauschformat ASAM FIBEX Komplette Netzwerk- und ECU-Beschreibung ECU > Frames > (PDU) > Signal ECU Eigenschaften Zuordnung ECU > Frame > Übertragung / Empfang Frame Eigenschaften Sende Timing / Schedule, Payload Signal Eigenschaften Skalierung, Min, Max, Default-Wert

9 Hardware Lösungen von NI / Allianz Partner LIN CAN FlexRay MOST USB NI USB-8476 NI USB-847x Göpel 6191 Göpel 3060 USB / cdaq NI 9866 NI 9861, NI Ethernet / cdaq NI 9866 NI 9861, NI 9862 Göpel 3095* Göpel 3095* Compact RIO NI 9866, SEA LIN NI 985x, NI 9861, NI PCI NI 8512 NI 8511, NI 8512, NI 8513 NI 8517 Göpel 3060 PXI NI 8512 NI 8511, NI 8512, NI 8513 NI 8517 Göpel 3060 * Göpel 3095: Ethernet Standalone

10 Software Lösungen von NI LIN CAN FlexRay MOST LabVIEW / LV RT NI-XNET, NI-CAN NI-CAN, NI-XNET NI-XNET Göpel API CVI NI-XNET, NI-CAN, NI-CAN, NI-XNET NI-XNET Göpel API NI VeriStand NI-XNET NI-XNET NI-XNET - NI DIAdem DAC NI-XNET, NI-CAN NI-XNET, NI-CAN NI-XNET - Diagnose (KWP2000/UDS/OBD/ISO (DoIP)) Kalibrierung CCP/XCP on CAN, TCP, UDP) LabVIEW / LV RT Automotive Diagnostic Command Set ECU MC Toolkit CVI Automotive Diagnostic Command Set ECU MC Toolkit NI VeriStand - ECU MC Custom Device NI DIAdem DAC - ECU MC GPI Treiber

11 NI-XNET: Hardware + Software + Tools Hardware Interfaces LabVIEW API Database Editor C/CVI API Bus Monitor

12 High-Performance Hardware Synchronization with other hardware Field Upgrades and Onboard Processing Software Termination Bus Isolation LEDs

13 NI-XNET Architektur Host PC/PXI NI Interface ASIC RTSI Sync FPGA Soft CPU NI Host Link IP Bus- Specific IP Bus Transceiver(s) Embedded Network

14 NI-XNET: Intuitive Software

15 NI-XNET 1.4 Highlights / Roadmap NI-XNET 1.4 FIBEX 3.1 (PDU Support) Offline Frame/Signal-Konvertierung cseries Module 986x (LIN, CAN LS) für cdaq/crio NI 9861: CAN LS, NI 9866: LIN Roadmap Hardware: Multiport cserie, echtes USB Device, Software: J1939, Protokolle (TP) on Board

16 Embedded Networks Roadmap Hardware: Multiport cserie x-port cserie/pci/pxi o Mix aus zb LIN/CAN Treiber J1939 Unterstützung o Protokolle (TP) on Board (FPGA/NIOS2) Toolkits Kalibrierung: XCP on FlexRay Diagnose: ASAM ODX Unterstützung

17 Wertschöpfungs-Verschiebung vom Automobilhersteller hin zum Zulieferer Elektronik mit besonderem Stellenwert Weniger Steuergeräte mit mehr Funktionalität Neuerungen / Innovationen Muss Kundennutzen bringen Für Automobilhersteller rentabel Viele neue Funktionen werden eingeführt werden Nicht alles wird sich durchsetzen Nur Massenproduktion wird Neuerung zum Erfolg bringen

18 Innovations Segmente Sicherheit Antrieb Infotainment Komfort

19 Sicherheit / Fahrerassistenz Kamera Einsatzgebiete Aktive Sicherheitssysteme Aufprallschutz o Aktiver Fußgänger-Schutz Spurhaltung Fahrer-Schlaferkennung Windschutzscheiben-Display

20 Antrieb Niedrige Emmissionswerte für Massenmarkt Wie? Hybrid E-Auto Brennstoffzelle Aber Erschwinglich für Jedermann Kompaktere Hochleistungsmotoren Gewichtsreduzierung

21 Komfort Selbstreinigende Lackierung Intelligente Klimaanlage/Heizung Fahrerprofiling zb per Keyentry Sitzeinstellung Spiegel Radiosender Navi Klimaanlage/Heizung

22 Infotainment im KFZ Digital TV Internet Spielekonsolen (Vernetzt) Intelligentes Navi Optimale Route nach Verbrauch

23 Kamera und Video

24 Zukünftige Anforderungen Buskommunikation Anforderungen Ethernet FlexRay MOST CAN LIN Bandbreite

25 Warum Ethernet? Dominiert Netzwerkanwendungen (Büro und Privat ) Einfach und Günstig Offene Standards Hohe Bandbreite(100Mb/s) Felderprobt Office Industrial Anwendungen o Ethernet Powerlink, Profinet IO, Ethernet/IP, EtherCAT

26 Ethernet in Automotive

27 Vorraussetzung Topologie Lineare Topologie? unvorhersehbare Buszugriffszeiten bei hoher Buslast Switched PhysikalischeVerbindungzwischen2 Ports (point to point). Switches deligiert Ethernet Frames von einem Port zum anderen Port Full Duplex

28 Auf die Plätze Fertig? Los! Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) TTEthernet Standard Ethernet IEEE / Audio Video Bridging(AVB)

29 Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) Ethernet-basiertes Protocol Entwickelt für Avionics (Electronics in Aircraft) von Airbus Standardisiert als ARINC 664 Part 7 Ähnlich Ethernet / Office Redundanz durch 2 Port

30 AFXD cont.

31 TTEthernet (Time Triggered Ethernet) Ethernet-basiertes Protokoll In-vehicle control / Industrial Automation SAE Aerospace Standard SAE-AS6802 Erweiterung von AFXD Services für zeitkritische, deterministische und redundante Anwendungen Getrieben durch TTTech

32 TTEtherNet cont. Zeit Synchronisations Service Versorgt End-Systeme mit gemeinsamer Zeitbases (<1µs Genauigkeit) Teil des Redundanz Protokolls Multiple Time Master im System erhöht Ausfallsicherheit

33 TTEtherNet cont. Message Typen Time-triggered Frames Übertragung zu vorbestimmten Zeiten, Vorrang vor anderen Frame-Typen Rate-constrained Frames Übertragung nicht zeitkritischer Informationen Best-effort Frames Standard Ethernet Keine Garantie ob/wann Informations gesendet wird

34 TTEthernet Kommunikation

35 Audio / Video Bridging (AVB) Audio / Video Bridging (AVB) task group der IEEE Lösung der Probleme bei Audio/Video Applikationen Akkurate Zeitsynchronisation(<1µs) Übertragungssicherheit(Verhinderung von Datenverlust) Latenzsicherheit

36 AVB Cont. IEEE 802.1AS Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks IEEE 802.1Q (Virtual Bridged Local Area Netw.) Forwarding and Queuing Enhancements for Time-Sensitive Streams Stream Reservation Protocol (SRP)

37 AVB Erweiterungen der AVB Task Group Industrial Control und Automotive OEM/Tier 1 arbeiten in der IEEE Task Group Verbesserte Latenzzeiten Verbesserte Redundanz Verbesserte Konfiguration Statische Konfiguration typisch für In-Vehicle Applikationen

38 Wer macht das Rennen? TTEthernet, AFXD: Avionics Standard Ethernet Automotive Measurement und Kalibrierung(XCP on Ethernet) Diagnose over IP (ISO 13400) Audio/Video (MOST AVB) Automotive Backbone? AVB? FlexRay?? Kosten Latenz Bandbreite Standards FlexRay MOST TTEthernet AXFD AVB

39 ASAM FIBEX 4.0 Erweiterungen für Ethernet basierte Kommunikation zb.transport Protokolle via Ethernet UDP-TP-TYPE (User Datagram Protocol) TCP-TP-TYPE (Transmission Control Protocol) IEEE1722-TP-TYPE (AVB Transport Protocol) RTP-TP-TYPE (Real-Time Transport Protocol) HTTP-TP-TYPE (Hypertext Transfer Protocol)

40 Zusammenfassung NI und/oder Allianz Partner Lösungen für Automotive Applikationen (LIN, CAN, FlexRay, MOST, Ethernet) LIN, CAN, FlexRay reichen nicht aus Audio/Video/Internet Extended Ethernet in Automotive wird kommen NI ist dran NI ist aktives Mitglied in der FIBEX Working Group NI ist aktives Mitglied in der AVB Task Group ISO (Diagnostic over IP) ab Automotive Diagnostic Command Set 1.1

41 Vielen Dank Feedback und weitere Infos NI-XNET NI & ECU Diagnose NI & ECU Kalibrierung