Urychlení vývoje senzorů pomocí rychlého prototypování

Urychlení vývoje senzorů pomocí rychlého prototypování

Než si výrobci OEM automobilů zakoupí nový senzorový systém, chtějí vidět prototyp senzoru pracujícího v reálném čase v prostředí vozidla, aby mohli vyhodnotit jeho výkon a případně upravit jeho specifikace. Například společnost Hella (společnost dodavatele osvětlení a elektronických součástek a systémů) často potřebuje předvést ranou verzi senzorů, které obvykle obsahují algoritmy a logiku implementovanou na FPGA nebo mikroprocesoru. Ke splnění tohoto požadavku používají inženýři společnosti Hella vlastní prototypovou platformu rychlého řízení a model založený na návrhu k vytváření prototypů nových návrhů v reálném čase v rané fázi vývojového procesu. Prototyp v reálném čase (známý u Helly jako A-vzorek) slouží jak jako důkaz konceptu, tak jako živá specifikace během vývoje.

Místo čekání až dvou let na implementaci ASIC mohou během několika měsíců vytvořit A-vzorek, který zahrnuje asi 80 % funkčnosti finálního produktu. A-vzorek umožňuje pracovat s OEM na počátku vývoje na vylepšení funkčnosti senzoru a vyhodnocení velikosti kódu, rozdělení modulů a hardwarových požadavků. Testovací skupiny používají A-vzorek k nastavení testovacího prostředí a testovacích sad, takže testování může začít, jakmile bude připraven produkční vzorek implementovaný jako ASIC nebo na mikroprocesoru.

Vytvoření flexibilního prostředí pro prototypování

Inženýři společnosti Hella postavili Hella Vehicle Components GmbH Rapid Control Prototyping (HFK RCP) jednotka, protože komerčně dostupné alternativy postrádají flexibilitu, kterou potřebují. Většina hotových prototypových systémů pouze podporujeSoftware ECUvývoj, ale návrh senzoru může také zahrnovat kód VHDL a diskrétní elektronické součástky. Druhým omezením komerčního systému je pevná sada rozhraní, která poskytuje. V Hella musí podporovat širokou škálu komunikačních protokolů a hardwaru rozhraní, včetně SPI, I2C, LIN, XCP, CAN a SENT.

S Model-Based Design a vlastním prototypovým prostředím mohou podle potřeby přidávat nová rozhraní, protokoly a schopnosti. Hella se může zaměřit na mikroprocesory a FPGA při vývoji specifikací a používat prostředí prototypování k rozšíření nebo vylepšení algoritmů již implementovaných na produkčním procesoru.



Od požadavků k designu

Vývojový proces Hella, který následuje po V-modelu, se skládá z pěti hlavních kroků: analýza požadavků, návrh algoritmu, generování produkčního kódu, ověření kódu a testování. Ve fázi analýzy požadavků systémoví inženýři společnosti Hella spolupracují se zákazníkem definovat systémové požadavky v IBMRational DOORS . Poté vytvoří počáteční model návrhu v Simulinku (obrázek 1).

Používají Simulink Verification and Validation k mapování požadavků ve DOORS na prvky modelu, což umožňuje obousměrnou sledovatelnost požadavků.

Při vytváření modelu používají Model Advisor, aby zajistil, že budou dodržovat pokyny pro modelování algoritmů MathWorks Automotive Advisory Board (MAAB) . Zahrnují také kontroly Model Advisor na základě interně vyvinutých směrnic.

Pro včasné funkční ověření původního návrhu s plovoucí desetinnou čárkou spouštějí inženýři simulace v Simulinku, stimulují model testovacími daty získanými z podobného senzoru nebo generovanými blokem Simulink. Po těchto testech model-in-the-loop jsou vyhodnoceny zprávy o pokrytí modelu vytvořené pomocí Simulink Verification and Validation, aby se identifikovaly netestované prvky v modelu, přičemž se testy podle potřeby aktualizují, aby se zvýšilo pokrytí.

V rámci přípravy na testování na platformě rychlého prototypování modelují komunikační rozhraní, které umožní algoritmům senzorů běžet ve vozidle. Hella ve spolupráci s konzultanty MathWorks vyvinula pro Simulink blokovou sadu LIN (Local Interconnect Networking), která jim umožnila rozšířit možnosti prototypového systému na podporu LIN.

Od modelu k prototypu

Po interní kontrole návrhu modelu přesunou návrh do jednotky HFK RCP (obrázek 2). HFK RCP podporuje širokou škálu konstrukčních konfigurací se standardizovanou sadou komponent, které zahrnují mikroprocesor TI C2000, Xilinx FPGA a konektory pro automobilové sběrnice a senzory, stejně jako oblast pro diskrétní elektronické součástky.

Pro návrhy, které se zaměřují na mikroprocesor, používají inženýři Hella SW Embedded Coder pro generování kódu z modelu Simulink a jeho nasazení do procesoru TI C2000 na jednotce HFK RCP. Pokud celý návrh nebo jeho část vyžaduje FPGA, použijí HDL Coder ke generování kódu VHDL z modelu pro nasazení na Xilinx FPGA.

2014 The MathWorks, Inc. MATLAB a Simulink jsou registrované ochranné známky společnosti The MathWorks, Inc. www.mathworks.com/trademarks pro seznam dalších ochranných známek. Ostatní názvy produktů nebo značek mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

Tento článek byl přetištěn se svolením společností MathWorks a Hella

Romainův názor:

Tento způsob práce umožňuje včasné odhalení problémů a optimalizaci testovací kampaně, což znamená velké úspory. Myslíte si, že je tato metodika aplikována systematicky? Existují spolu s tímto nástrojem Model-Based Design nějaké skripty pro předběžné a následné zpracování, které inženýrům usnadní práci? Jak zvládají spolupráci v Hella? Jak je to se správou konfigurace modelů a dat?