Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
• Dokončení reálné FlexRay sítě – zjednodušený model vozidla • Modelování činnosti kritických FlexRay mechanismů (start-up, synchronizace….) • Nová generace pracoviště pro automatizované testování elektronických řídicích jednotek (spolupráce se Škoda Auto) • Nová verze komunikačních modulů K-line/LIN s podporou LIN 2.1 (spolupráce s Automotive Lighting) • Výstupy za rok 2009 • Významné výsledky za období 2005 - 2008
1M6840770002
Str. 1
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009
1M6840770002
Str. 2
Bar graph
Bar graph
Síť FlexRay – blokové schéma
Bar graph
8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Síť FlexRay – demonstrační panel
Monitoring stavu uzlů
1M6840770002
Str. 3
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Síť FlexRay – TDMA schéma
1M6840770002
Str. 4
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Síť FlexRay – možnosti využití • Základní studium – – – –
Zachycení dat od daného zařízení Parametry fyzické vrstvy Formát FlexRay rámce Kódování a dekódování dat
• Pokročilejší studium a testy – Wake-up mechanismus – Start-up mechanismus – Testy synchronizačního mechanismu • Model • Reálná síť
1M6840770002
Str. 5
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Intrusivní test synchronizačního mechanismu FlexRay FlexRay
FlexRay
FlexRay
Stanice 1
Stanice 2
Stanice 10
CAN
CLK Trig
CAN
CLK
Trig
CAN
CLK
Trig
CLK
Trig
CAN Spouštěcí událost CLK
Trig
CLK gen. 1M6840770002
CLK
Trig
CLK gen. Str. 6
PC
CLK gen. Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Intrusivní test – nastavení sítě • FlexRay síť – 10 stanic • Nominální hodinová frekvence: 40 MHz (T=25 ns) • Doba trvání jednoho bitu: 100 ns (10 Mbit/s) • Délka komunikačního cyklu: 5 ms • Časová základna stanice č.4 – externí generátor
1M6840770002
Str. 7
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Reálná síť – intrusivní test – korekční parametr rychlosti 120
∆ f [kHz]
80
fnom 40MHz
40 0 -40 -80 100
150
200
250
300
350
400
CN [-] 450 500
100
150
200
250
300
350
400
CN [-] 450 500
-120 0 14 10 6 2 -2 -6 -10 -14
RC [µ µ s]
0
1M6840770002
50
50
Str. 8
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Reálná síť – intrusivní test – korekční parametr ofsetu 120
fnom 40MHz
∆ f [kHz]
80 40 0 -40 -80 -120 0 1,2
50
100
150
200
250
300
350
400
CN [-] 450 500
OC[µ µ s]
0,8 0,4 0 -0,4 -0,8 -1,2 0
1M6840770002
100
200
Str. 9
300
400
CN [-] 500
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Měření vs. model - korekční parametr rychlosti Měření
14 10 6 2 -2 -6 -10 -14
RC [µ µ s]
0 14
50
100
150
200
250
300
350
400
100
150
200
250
300
350
400
CN [-] 450 500
R C [µ µ s]
10 6
Model
2 -2 -6 -10 -14 0
1M6840770002
50
Str. 10
450
C N [-] 500
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Měření vs. model - korekční parametr ofsetu 1,2
OC[µ µ s]
0,8 0,4
Měření
0 -0,4 -0,8 -1,2 0
100
200
300
400
CN [-] 500
1,2 OC [µ µ s] 0,8 0,4
Model
0 -0,4 -0,8 C N [-]
-1,2 0
1M6840770002
100
Str. 11
200
300
400
500
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1 Vozidlové distribuované systémy
Spolupráce s partnery z průmyslu - Škoda Auto, a.s Druhá generace automatizovaného pracoviště pro testování komunikace elektronických řídicích jednotek na sběrnici CAN • podpora nových testovacích metod • podpora nových diagnostických protokolů • testy Network managementu • import parametrů jednotky ve formátu XML
1M6840770002
Str. 12
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1 Vozidlové distribuované systémy
Spolupráce s partnery z průmyslu - Automotive Lighting modul pro přístup k funkcím diagnosticky a parametrizace řídicích jednotek světel s rozhraními K-line, LIN a CAN • rozšířeno o podporu standardu LIN 2.1 • v roce 2009 realizace série 20 kusů • modifikace uživatelského programového vybavení
1M6840770002
Str. 13
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009
8.1. Vozidlové distribuované systémy
Prezentace a publikace (za rok 2009) Prezentace systémů FlexRay na veletrzích: Ampér 2009 MSV Brno 2009 Publikace „Demonstrational System for Training in FlexRay Communication“, XIX IMEKO World Congress 2009, Lisabon, pp. 43–48, ISBN 978-963-88410 0-1 „Verification of FlexRay Start-up Mechanism by Timed Automata“, Metrology and Measurement Systems, ISSN 0860-8229 (v recenzním řízení) „Komunikační standard FlexRay“, časopis sdělovací technika 09/2009, 10/2009, ISSN 0036-9942 „Flexible Approach to CAN Networks Test and Evaluation“, IDAACS’09, Rende (Italy), pp. 44-48, ISBN 978-1-4244-4882-1
1M6840770002
Str. 14
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1 Vozidlové distribuované systémy
Nejvýznamnější výsledky v období 2005 - 2008 • Metoda měření polohy bodu vzorkování uzlů sběrnice CAN – impaktovaná publikace – využito v testeru pro Škoda Auto
• CAN/LIN komunikátor • Sada IP funkcí pro testy systémů na bázi standardu CAN – využito v testeru pro Škoda Auto
• Realizace systému Steer-by-wire – využití pro výzkum fail-safe systémů
1M6840770002
Str. 15
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.1 Metody testování komunikace a funkčních parametrů vozidlových systémů
Vývoj a realizace zařízení pro mobilní měření USB CAN Communicator • Modul připojitelný prostřednictvím USB sběrnice • Podpora high-speed i low-speed CAN, podpora LIN a K vedení • Přesné časování odesílaných i přijatých zpráv (rozlišení 1 µs) • Napájení z USB • Možno využít jako analyzátor komunikace • K dispozici jsou ovladač a DLL knihovna • Podpora programovým vybavení CANExplorer
1M6840770002
Str. 16
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.1 Metody testování komunikace a funkčních parametrů vozidlových systémů
Sada IP funkcí pro flexibilní testy systémů na bázi CAN 3 bloky: • CAN Controller
CAN Generator N
CAN Generator 1
CAN Trigger N
CAN Trigger 1
CAN Controller N
• CAN Trigger
Bus N driver
FPGA CAN Controller 1
– time-triggered a event-triggered režim
Bus 1 driver
– spouštění od událostí na CANu
• CAN Generator – generování libovolného rámce včetně chyb – nastavitelný stupeň shody s protokolem CAN 1M6840770002
Host bus
Trigger I/O Timing Compare/ Capture Host Interface Compare/ Capture
Str. 17
Timebase
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Experimentální vozidlo se systémy X-by-Wire
ECU
Řídicí jednotka
MCU
Výkonová jednotka pro ovládání motoru
XDBUS Rozšířená datová sběrnice 1M6840770002
Str. 18
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009 8.1.2 Nové typy sběrnic pro vozidlové distribuované systémy a jejich implementace
Systém Steer-by-Wire na experimentálním vozidle Využívá komunikační technologii FlexRay.
Pracuje se na systému Brake-by-Wire. 1M6840770002
Str. 19
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009
8.1 Vozidlové distribuované systémy
Hlavní výsledky Etapy 8.1 • • • •
Modelování startu a synchronizace v síti FlexRay Testovací systém FlexRay Implementace vozidla s technologií Steer-by-Wire Výzkum metod pro testování distribuovaných systémů a jejich implementace (Škoda Auto, Automotive Lighting)
1M6840770002
Str. 20
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 5. kolokvium Josefa Božka 2009, Praha, 2.-3.12.2009
8.1 Vehicle distributed systems
Results of Activity 8.1 • • • •
Modeling of start and synchronization in a FlexRay network FlexRay test system Steer-by-Wire implementation in test vehicle Research of methods for distributed system testing and their implementation (Škoda Auto, Automotive Lighting)
1M6840770002
Str. 21
Petr Kocourek - katedra měření ČVUT FEL