Neue Anforderungen in der Bordnetzkommunikation Werkzeuge und Lösungen von NI Roland Magolei NI Engineering
Agenda Automotive Anforderungen Heute LIN, CAN, FlexRay, MOST Lösungen von NI und Partnern Automotive Anforderungen von Morgen Automotive Anforderungen von Morgen Bussystem der Zukunft?
Anforderungerung Buskommunikation im Kfz Anforderungen FlexRay MOST CAN LIN Bandbreite
LIN (Local Interconnect Network) kostengünstige Kommunikation für einfache Sensoren/Aktuatoren Serielles Datenformat, Master / Slave Max. 20,0 kb/s Offener Standard: www.lin-subbus.org Austauschformate: LDF (LIN Description File) ASAM FIBEX
CAN (Controller Area Network) ECU Kommunikation (Getriebe, Motor, ) Multi Master Max. 1.000 kb/s Ereignisgesteuerte Übertragung Offener Standard: ISO 11898 Austauschformate ASAM FIBEX, DBC, NCD
FlexRay ECU Kommunikation (Antrieb, Lenkung, Fahrdynamik, ) X ByWire Zeitgesteuerte Sync/Asynchrone Datenübertragung Max. 10.000 kb/s Offener Standard in Vorbereitung: ISO 17458 Part 1-5 Austauschformat: ASAM FIBEX, AUTOSAR
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
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
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 9862 - - Ethernet / cdaq NI 9866 NI 9861, NI 9862 Göpel 3095* Göpel 3095* Compact RIO NI 9866, SEA LIN NI 985x, NI 9861, NI 9862 - - 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
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 13400 (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
NI-XNET: Hardware + Software + Tools Hardware Interfaces LabVIEW API Database Editor C/CVI API Bus Monitor
High-Performance Hardware Synchronization with other hardware Field Upgrades and Onboard Processing Software Termination Bus Isolation LEDs
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
NI-XNET: Intuitive Software
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
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
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
Innovations Segmente Sicherheit Antrieb Infotainment Komfort
Sicherheit / Fahrerassistenz Kamera Einsatzgebiete Aktive Sicherheitssysteme Aufprallschutz o Aktiver Fußgänger-Schutz Spurhaltung Fahrer-Schlaferkennung Windschutzscheiben-Display
Antrieb Niedrige Emmissionswerte für Massenmarkt Wie? Hybrid E-Auto Brennstoffzelle Aber Erschwinglich für Jedermann Kompaktere Hochleistungsmotoren Gewichtsreduzierung
Komfort Selbstreinigende Lackierung Intelligente Klimaanlage/Heizung Fahrerprofiling zb per Keyentry Sitzeinstellung Spiegel Radiosender Navi Klimaanlage/Heizung
Infotainment im KFZ Digital TV Internet Spielekonsolen (Vernetzt) Intelligentes Navi Optimale Route nach Verbrauch
Kamera und Video
Zukünftige Anforderungen Buskommunikation Anforderungen Ethernet FlexRay MOST CAN LIN Bandbreite
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
Ethernet in Automotive
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
Auf die Plätze Fertig? Los! Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) TTEthernet Standard Ethernet IEEE 802.1 / Audio Video Bridging(AVB)
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
AFXD cont.
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
TTEtherNet cont. Zeit Synchronisations Service Versorgt End-Systeme mit gemeinsamer Zeitbases (<1µs Genauigkeit) Teil des Redundanz Protokolls Multiple Time Master im System erhöht Ausfallsicherheit
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
TTEthernet Kommunikation
Audio / Video Bridging (AVB) Audio / Video Bridging (AVB) task group der IEEE 802.1 Lösung der Probleme bei Audio/Video Applikationen Akkurate Zeitsynchronisation(<1µs) Übertragungssicherheit(Verhinderung von Datenverlust) Latenzsicherheit
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)
AVB Erweiterungen der AVB Task Group Industrial Control und Automotive OEM/Tier 1 arbeiten in der IEEE 802.1 Task Group Verbesserte Latenzzeiten Verbesserte Redundanz Verbesserte Konfiguration Statische Konfiguration typisch für In-Vehicle Applikationen
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 + + + -
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)
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 13400 (Diagnostic over IP) ab Automotive Diagnostic Command Set 1.1
Vielen Dank Feedback und weitere Infos NI-XNET NI & ECU Diagnose NI & ECU Kalibrierung roland.magolei@ni.com