Mastering Software Complexity

Hardware in the Loop Test für Motor Control Software

Unabhängig vom Motortyp, der gewählten Art der Regelung und der Art und Weise, wie Motor Control Software entwickelt wird, ist es sinnvoll regelmäßige Tests in den Entwicklungsprozess zu integrieren. Der miniHIL schließt beim Testen von Motor Control Software die Lücke zwischen Model- oder Software-in-the-Loop Tests und dem Laboraufbau mit der echten Hardware. Er ermöglicht den zuverlässigen Test von Motor Control Software im Zusammenspiel mit Treiber Software und Mikrocontroller Peripherie.

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Test von Motor Control Software

Im Regelfall beginnt die Entwicklung der Reglersoftware bevor die dazugehörige Hardware verfügbar ist. Während dieser ersten Phase können nur Software- oder Model-in-the-Loop Tests durchgeführt werden.

Die Integration der Motor Control Software mit low-level Treibern und der Peripherie des Controllers kann bei reinen Software-in-the-Loop Tests allerdings nicht oder nur unzureichend getestet werden. Die Integration wird deshalb häufig erst dann getestet, wenn die reale Hardware verfügbar ist.

Integrationstests für Motor Control Software sind häufig aufwendig, da sowohl der Motor als auch die dazugehörige Leistungselektronik aufgebaut werden müssen. Je nach Einsatzgebiet ist zusätzliche Hardware nötig um einen realistischen Testaufbau zu erhalten. Sollen Fehlerfälle im Testaufbau nachgestellt werden können, steigt der Aufwand weiter.

Durch den Aufwand und die damit verbundenen Kosten kommen Integrationstests für Motor Control Software häufig erst spät im Entwicklungsprozess zum Einsatz. Oft vergehen Tage oder Wochen bevor Softwareänderungen auf dem Teststand getestet werden können.

Mit dem miniHIL existiert eine Lösung, die die Lücke zwischen Software-in-the-Loop Tests und Tests an der echten Hardware deutlich verkürzen kann.

Motor Control Software mit dem MiniHil testen

Ein Ziel des miniHIL ist es die Integration des Reglers und die Funktion des Gesamtsystems zu testen, ohne dabei auf die Zielhardware angewiesen zu sein. In einem Testaufbau mit dem miniHIL wird die zu testende Software auf einem Evaluationsboard oder einer speziellen Adapterplatine ausgeführt. Auf diesem Board arbeitet der Controller, der auch im finalen Produkt eingesetzt wird. Dieses Board mit der zu testenden Software nennen wir Device unter Test (DUT).

Die miniHIL Umgebung bietet die Möglichkeit, den Motor und, für sensorgesteuerte Regelungen, die dazugehörige Sensorik, in Echtzeit zu simulieren. Dabei werden die vom Regler bereitgestellten Signale (in der Regel PWMs) auf Logikebene gemessen, ein Simulationsmodell berechnet und die vom Regler benötigten Signale generiert (analog und digital).

Sämtlicher Informationsaustausch zwischen Testumgebung und DUT findet also über die Hardwareschnittstellen des Controllers statt, welche auch im finalen Produkt verwendet werden.

Beispiel für einen mini Hardware in the Loop Testaufbau für den Test von Motor Control Software
Diese Grafik zeigt den miniHIL. Auf der rechten Seite ist beispielhaft ein STM32 Nuclino Eval Board aufgesteckt, auf dem die Motor Control Software läuft. Das DUT wird über flexible Verbindungen mit dem Simulations- und Testsystem auf der linken Seite verbunden.

 

Um die Entwicklung und den Test von Motor Control Software zu unterstützen, bietet der miniHIL unter anderem die folgenden Features:

Welche Fehlertoleranz muss Ihr System besitzen?




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Fehlerinjektion - Wie verhält sich das System im Fehlerfall?

Kommt beim Test ein echter Motor zum Einsatz ist es nur mit großem Aufwand möglich Fehlerfälle abzutesten. Im besten Fall ist die Reproduzierbarkeit des Fehlers schwierig. Im ungünstigsten Fall muss Hardware gezielt manipuliert oder beschädigt werden, um eine bestimmte Fehlerreaktion auszulösen.

Dadurch, dass beim Einsatz des MiniHils die Regelstrecke simuliert wird und kein echter Motor eingesetzt werden muss, können viele Fehlerfälle einfach getestet werden. Zusätzlich hat der Testcase Zugriff auf den Zustand der kompletten Simulationsumgebung. Mit diesem Wissen kann in Echtzeit überprüft werden, ob Fehlererkennungs- und Mitigationsmechanismen im DUT zuverlässig funktionieren. Eine häufige Fragestellung ist z.B., ob ein Fehler nach einer bestimmten Zeitspanne erkannt und auf einem anderen Kommunikationsbus reported wird.

Ein weiterer Vorteil der Simulation ist, dass Fehler gezielt in verschiedenen Betriebszuständen des Reglers ausgelöst werden können. Auch ist eine Überlagerung mehrere Fehlerzustände möglich.

Typische Szenarien für Fehlerinjektion sind:

Welche Umgebungssimulation benötigen Sie?




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Restbussimulation

Mit dem miniHIL können zusätzlich zur Motorsimulation auch Bussysteme wie z.b. CAN, XCP, LIN, Uart, I2C simuliert werden. Damit lassen sich parallel zum Test der Motor Control Software auch andere Funktionen des Steuergerätes testen.

Viele weitere Funktionen in den Steuergeräten betreffen zwar nicht direkt die Motorsteuerung, dennoch ist ein Test des Komplettsystems sinnvoll um Fehler, die nur im Zusammenspiel der Komponenten auftreten, frühzeitig zu finden.

Welche Art Motorsteuerung würden Sie gerne testen?




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Motortypen und Reglungen

Häufig eingesetzte Motor- und Regelungstypen, die sich mit dem miniHIL testen lassen, sind:

Sollte Ihr Anwendungsfall nicht dabei sein, fragen Sie uns!

Testautomatisierung und Traceability

Die miniHIL Toolchain bietet alle Features, die Sie benötigen, um Tests voll automatisiert durchzuführen (mehr…).

Zum Beispiel ist es einfach möglich den miniHIL mit Ihrer Continuous Integration Lösung zusammen zu verwenden. Alle Änderungen an der Software werden so direkt im Gesamtsystem getestet. Fehler werden auf diese Weise schneller gefunden und können behoben werden (mehr…).

Wenn Sie Feature oder Requirements Traceability benötigen, bietet der miniHIL Ihnen mehrere Möglichkeiten:

Kunde

Pari GmbH

Schlagworte: Produktion in der Medizintechnik, Traceability, Modellbasierte Automatisierung und Produktionssteuerung, Fertigungsoptimierung, SAP-Anbindung

Technologien: ROOM, Trice, eTrice, UML2, Rhapsody, Linux, Interbus-S, Sercos-III, Modbus, EtherCAT, Codegenerierung für C++ und Java, Eclipse EMF und RCP

Partner

Embedded for You

Embedded for You ist ein Verein von deutschen Anbietern für Software- und Hardwarelösungen im Bereich der Embedded Systeme. Mit unseren Partnern erstellen wir kundenspezifische Gesamtlösungen für alle Arten von Embedded Systemen.

Partner

Eclipseina

Die Eclipseina GmbH ist ein Beratungs- und Dienstleistungsunternehmen, das sich auf embedded Softwareentwicklung spezialisiert hat. Dabei bedient sie alle Disziplinen, die für eine erfolgreiche Softwareentwicklung sowohl in technischer als auch in organisatorischer Hinsicht notwendig sind.

Partner

oose.

oose bietet Ihnen exzellente Seminare, Workshops, Beratung und Projektunterstützung für Software & Systems Engineering, neue Arbeitswelten und Innovation.

Kunde

Visteon

Schlagworte: Entwicklung von domänenspezifischen Sprachen für Infotainmentsysteme, DSL-Entwicklung auf der Basis von Xtext, Middleware in C++ für verschiedene Architekturen, Tooling für Entwickler, GUI-Entwicklung für Eclipse-basierte Tools, Integration der eTrice Statemachine Editoren und Code Generatoren

Technologien:  Xtext, Xtend, Eclipse, C++, Java, eTrice, Statemachines

Kunde

Siemens

Schlagworte: Maschinensteuerungen, Barcode, Netzwerkapplikationen, Traceability in der Produktion, Datenbank Integration

Technologien: C++, XML

Kunde

SCHAEFFLER

Schlagworte: Entwicklung einer modellgetriebenen Toolchain für Mechatronik und Elektro-Mobilität auf Basis von Eclipse eTrice, Aufbau des technischen Entwicklungsprozesses mit hohem Automatisierungsgrad

Technologien: ROOM, Eclipse eTrice, Codegenerierung und Transformationen für verschiedene Sprachen und Formate (Eclipse Xtend, EMF), Entwicklung domänenspezifischer Sprachen (Eclipse Xtext), Continuous Integration (Hudson), C, Python, A2L, CAN

Kunde

HARMAN

Harman Automotive ist weltweit führender Hersteller von In-Car Premium Audio- und Infotainmentsystemen.

Schlagworte: Automatiserte Auswertung von Tracedaten aus Tests, Systemstabilität, Performance

Technologien: QNX, Perl, C++

Kunde

ept

Schlagworte: Automatisierungstechnik, Modellbasierte Steuerungslösungen für Serienanlagen, Harte Echtzeitsysteme, numerische Optimierung

Technologien: ROOM, Trice, Codegenerierung für C++ und C, CAN

Kunde

Infineon

Schlagworte: Modellbasierte Konfiguration für Microcontroller Varianten

Technologien: Eclipse-EMF, Xtext, JET, Codegenerierung für C, Java

Kunde

BMW Group

Schlagworte: Software Architektur für Bordnetze, Spezifikationen für elektronische Fahrzeugfunktionen, Modellbasiertes Rapid Prototyping für Steuergeräte, Modellbasierte Entwicklung, Automatisierte Steuergerätetests, Model und Hardware in the Loop

Technologien: ROOM, Trice, Codegenerierung, Java, C++, C, CAN, MOST, Flexray, Eclipse-EMF