LabVIEW Tools für die Kalibrierung und Diagnose von Kfz-Steuergeräten

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1 LabVIEW Tools für die Kalibrierung und Diagnose von Kfz-Steuergeräten Roland Magolei Klaus Dinnes

2 Overview LabVIEW Automotive Embedded Networks NI Hard- and Software für CAN und LIN ECU Kalibrierung ECU Diagnose

3 Grafische Programmierung in LabVIEW Frontpanel (GUI) Blockdiagramm (Quellcode) Das Projektfenster ermöglicht die Verwaltung des Softwareprojekts. Die Anwendungsentwicklung besteht aus Realisierung von Blockdiagramm und Frontpanel. Die Paletten stellen die Funktionen und grafischen Oberflächenelement l bereit. Der Datenfluss legt den Programmablauf fest. Ein modulares Design ergibt sich durch die Verwendung von SubVIs Das fertige Programm kann zu DLLs, Executables oder in einen Installer gewandelt werden.

4 Automotive Embedded Networks LIN CAN HIGH SPEED CAN FAULT TOLERANT FlexRay MOST

5 Die NI-CAN Treiberarchitektur Software NI-CAN Treiber Visual Basic Visual C/C++ Borland C/C++ Measurement & Automation Explorer Application Programming Interface (API) Hardware and Software configuration utility Bus Monitor NI Spy Channel API Frame API Hardware

6 CAN Channels und Frames Channels enthalten Frames enthalten HEX-Daten physikalische Daten Channel Voltage1 Voltage2 Voltage3 Mass Daten 5 volts volts 6 volts 1.5kg ID Daten 0x710 F3 71 1F x710 E9 69 1F x710 DE 61 1F x C

7 Measurement and Automation Explorer Konfigurationstool für NI Hard- und Software Importieren von CAN database files (.dbc,.ncd) Erstellen und editieren von CAN Channels Testumgebung für CAN Channels CANbus Monitor (MAX)

8 Demo: CAN Channels und Database Files in MAX National Instruments Confidential

9 Eigenschaften der NI CAN Hardware High-speed CAN Low-speed/Fault-tolerant CAN Hardware Synchronisierung möglich (z.b. mit Datenerfassungshardware) Erstellen von flexiblen Kundenlösungen durch NI LabVIEW Real-Time Unterstützung Integrierter CAN Bus Transceiver Module für die crio Plattform

10 Kombination von CAN und LIN CAN NODE CAN NODE CAN NODE CAN NODE CAN NODE CAN NODE LIN MASTER CAN NODE LIN LIN LIN LIN LIN SLAVE SLAVE SLAVE SLAVE SLAVE

11 CAN und LIN Module für USB 2.0 Hi-Speed-USB-Anschluss Stromversorgung über USB-Bus Optional mit Hardwaresynchronisierung erhältlich Optische Isolierung bis 500 V DC Integrierter CAN-Bus-Transceiver Hardward-Zeitstempel mit einer Auflösung von 1 µs

12 Synchronisierung (USB-847xS Modele) 3-pin COMBICON Anschluss Zum Anschluss von externen Synchronisierungs- und Triggersignalen Automatische Erkennung von externen Taktgebern mit 20 Mhz, 10 Mhz und 1 Mhz Generierung von 1 MHz Visioni Motion CAN, LIN DAQ

13 Demo: 3 Icon Demo in NI LAbVIEW

14 CAN und LIN Module für CompactRIO Programmable Automation Controller (PAC) Embedded System Rekonfigurierbarer FPGA Extrem robust LIN CAN

15 NI CompactRIO Embedded System Real-Time Prozessor Rekonfigurierbarer FPGA I/O I/O Real-Ti ime Contro oller I/O I/O I/O I/O Industrielle I/O Module I/O I/O Connectivity Signal Conditioning ADC

16 CAN on CompactRIO 2 Port High-Speed & Low-speed CAN Modules Transmit / Receive 100% bus load at 1 Mbps ECU/Restbus simulation CAN stress testing ISO compliant for standard (11-bit) and extended (29-bit) arbitration IDs Hardware Synchronization with any CompactRIO I/O Module

17 LIN on CompactRIO 2 isolated LIN Interfaces each port is individually configurable for master or slave mode FPGA based communication structure to correlate LIN with external signals API Software for LabVIEW-RT and LabVIEW- FPGA

18 Fehler in der Autoelektronik Defekte Motoren Gestörte Elektronik Fehler am Fahrwerk 45 Prozent der Fälle Schuld an Autopannen

19 Elektronik und Komplexität wächst Intelligente Fahrerassistenzsysteme Parken, Überholen, Fahrzeug-Folge-System, g aktive Bremse (Kopplung an Radar) Elektronische Keilbremse Radnabenmotor Elektromotor, Lenkung Dämpfung, Bremse im Rad

20 LabVIEW Tools für die Kalibrierung und Diagnose von Kfz-Steuergeräten

21 Steuergeräte Kalibrirung ECU Entwicklung Datenerfassung und Kalibrierung von ECUs in der Entwicklung/Vorserie Funktionstest, Umgebungstest, Flash ASAM Standards CCP (CAN Calibration Protokoll) XCP (Universal Calibration Protocol)

22 CCP CAN Calibration Protocol Eingeführt 1999 durch Association for Standardization of Automation and Measuring Systems (ASAM) Verfügbare CAN Identifier können nicht alle adressierbaren Daten, Variablen, Set points, etc. innerhalb einer ECU ansprechen allgemeines Kommunikationsprotokoll zum Zugriff auf ECU Measurement- und Kalibrationsdaten CAN als Physical Layer

23 XCP Universal Measurement and Calibration Protocol Klare Trennung des Protokoll und Transport Layers TCP/IP, UDP, CAN, USB, FlexRay, and LIN Applikationen ECU Parameter Kalibrierung (1D, 2D, 3D) ECU Messwerterfassung Asynchrones lesen vom Master (Measurement) asynchrones oder synchrones Event der ECU (DAQ Liste) Flash Programmierung

24 ASAM Datenbank Datei: A2L Standard zur Beschreibung von Speicherbereichen im Steuergeräten Informationen über relevante ECU Datenobjekte Measurement Variable, Characteristic Variable (1..3D) Speicheradressen, Datenlayout, Datentypen, etc. Konvertierung/Skalierungsregeln autom. Generierung im Compilierprozess

25 NI ECU Measurement and Calibration Toolkit High-level API zur einfachen Erstellung von Mess- und Kalibrierungsapplikationen i lik CCP und XCP Master CCP und XCP (CAN, TCP, UDP) Unterstützung Zugriff auf ECU interne e Daten DAQ Listen Characteristiken (1D, 2D, 3D) Verwendung von ASAM A2L Datenbank Dateien Flash Programmierung

26 ECU MC Toolkit API Ähnlich zu DAQmx / NI-CAN Channel API DAQ-Liste lesen

27 ECU MC Toolkit API Charakteristik Schreiben/Lesen

28 ECU MC Toolkit API A2L Zugriff Bsp: Datenbank Browser

29 LabVIEW Palette

30 Beispiel Kalibrier Applikation

31 ECU MC Pakete Entwicklungs Lizenz 1149 Deployment Lizenz 429 Deployment & NI-USB CAN 728

32 Steuergeräte Diagnose stark angesteigende Komplexität elektronischer Fahrzeugsysteme Diagnosefunktionen in den Steuergeräten Fehlererkennung und Fehlermeldung Standardisierter Zugriff auf die Diagnose Informationen

33 Beispiel von Diagnose Anwendungen Minimalumfang Grenzwertüberwachung angeschlossener Versorgungs-, Busund Signalleitungen Unterbrechung/Leerlauf Kurzschluss Erweiterte t Diagnose Funktionen Plausibilität Online Daten Speicherinhalt lesen/schreiben Software Flash

34 Weitere Diagnose Anwendungen Aktivierung/Deaktivierung von Software Optionen ECU Software Flash Band-Ende d Programmierung (Fertigung) Software Update (Fertigung, Werkstatt) Betriebsdaten auslesen (Werkstatt) (Sensor)daten erfassen (Entwicklung, Werkstatt)

35 KWP 2000 Frame Format

36 KWP 2000 Services (SID) Get Real-Time Diagnostic Data 01h Get Trouble Codes DiagnosticSession Control ECU Reset Tester Present Read Data by Identifier Read Mem by Address 03h 10h 11h 3Eh 22h 23h

37 Transport Protokoll (TP) CAN => max. 8 byte Diagnose Informationen > 8 Byte Transport Protokoll überträgt in Segmenten

38 Datenübertragung nach ISO TP

39 NI Automotive Diagnostic Command Set 1.0 ADCS 1.0

40 ADCS 1.0 Unterstützt die gängigen Diagnose Protokolle KWP2000 und UDS (Diag on CAN) Transport Protokolle ISO TP VW TP 2.0 Programmierung über LabVIEW (RT), CVI oder C/C++ NI-CAN PCI, PXI, PCMCIA, USB

41 LabVIEW Palette

42 ADCS 1.0 Struktur

43 ADCS Beispiel Auslesen der unterstützen Diagnose Services

44 ADCS Beispiel Bibliothek ECU Simulator KWP2000 / UDS ISO TP VW TP Debug Diagnostic Monitor

45 ADCS Pakete Entwicklungs Lizenz 779 Deployment Lizenz 289 Deployment & NI-USB CAN 588

46 FlexRay History: 1990 s CAN too limited for X-by-wire Bandwidth: bits per second Determinism: frame at precise time Redundancy: tolerate failures in cable or ECU Various contenders TTCAN, TTP, Byteflight, Byteflight used as basis of FlexRay 1.0 standard

47 Technical Overview Bandwidth: 10Mbps Determinism: 1µs Redundancy: 2 channels

48 NI FlexRay Solutions Currently NI does not make FlexRay Interfaces Recommended boards: FlexCard PXI FlexCard Cyclone II (SE) PXI 3090 FlexRay-Controller

49 Instrument driver architcture Easy to use Based on NI-VISA FlexCard Driver API Support of Windows and LabVIEW RT

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