Επιτάχυνση της ανάπτυξης αισθητήρων με γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων

Επιτάχυνση της ανάπτυξης αισθητήρων με γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων

Προτού οι κατασκευαστές αυτοκινήτων OEM αγοράσουν ένα νέο σύστημα αισθητήρων, θέλουν να δουν ένα πρωτότυπο του αισθητήρα σε πραγματικό χρόνο να λειτουργεί σε περιβάλλον οχήματος, ώστε να αξιολογήσουν την απόδοσή του και ενδεχομένως να τροποποιήσουν τις προδιαγραφές του. Για παράδειγμα, η Hella (μια εταιρεία προμηθευτής φωτιστικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και συστημάτων) χρειάζεται συχνά να επιδείξει μια πρώιμη έκδοση αισθητήρων, οι οποίοι συνήθως ενσωματώνουν αλγόριθμους και λογική που εφαρμόζονται σε FPGA ή μικροεπεξεργαστή. Για να ανταποκριθούν σε αυτήν την απαίτηση, οι μηχανικοί της Hella χρησιμοποιούν μια προσαρμοσμένη πλατφόρμα δημιουργίας πρωτοτύπων ταχείας ελέγχου και Σχεδιασμό βάσει Μοντέλων για την κατασκευή πρωτοτύπων νέων σχεδίων σε πραγματικό χρόνο νωρίς στη διαδικασία ανάπτυξης. Το πρωτότυπο σε πραγματικό χρόνο (γνωστό στην Hella ως Α-δείγμα) χρησιμεύει τόσο ως απόδειξη της ιδέας όσο και ως ζωντανή προδιαγραφή καθ' όλη τη διάρκεια της ανάπτυξης.

Αντί να περιμένουν έως και δύο χρόνια για μια εφαρμογή ASIC, μπορούν να παράγουν ένα δείγμα Α που ενσωματώνει περίπου το 80% της λειτουργικότητας του τελικού προϊόντος σε λίγους μήνες. Το δείγμα Α επιτρέπει τη συνεργασία με τον OEM νωρίς στην ανάπτυξη για να βελτιώσετε τη λειτουργικότητα του αισθητήρα και να αξιολογήσετε το μέγεθος του κώδικα, τον διαχωρισμό των μονάδων και τις απαιτήσεις υλικού. Οι ομάδες δοκιμών χρησιμοποιούν το δείγμα Α για να ρυθμίσουν το περιβάλλον δοκιμής και τις σειρές δοκιμών, έτσι ώστε οι δοκιμές να μπορούν να ξεκινήσουν μόλις ένα δείγμα παραγωγής, που υλοποιείται ως ASIC ή σε μικροεπεξεργαστή, είναι έτοιμο.

Δημιουργία ευέλικτου περιβάλλοντος πρωτοτύπων

Οι μηχανικοί της Hella κατασκεύασαν το Hella Vehicle Components GmbH Rapid Control Prototyping (HFK RCP) μονάδα επειδή οι εμπορικά διαθέσιμες εναλλακτικές δεν έχουν την ευελιξία που χρειάζονται. Τα περισσότερα συστήματα πρωτοτύπων εκτός ραφιού υποστηρίζουν μόνοΛογισμικό ECUανάπτυξη, αλλά ένας σχεδιασμός αισθητήρα μπορεί επίσης να περιλαμβάνει κώδικα VHDL και διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ένας δεύτερος περιορισμός ενός εμπορικού συστήματος είναι το σταθερό σύνολο διεπαφών που παρέχει. Στην Hella, πρέπει να υποστηρίζουν ένα ευρύ φάσμα πρωτοκόλλων επικοινωνίας και υλικού διασύνδεσης, συμπεριλαμβανομένων των SPI, I2C, LIN, XCP, CAN και SENT.

Με τη σχεδίαση βάσει μοντέλου και το προσαρμοσμένο περιβάλλον πρωτοτύπων μπορούν να προσθέσουν νέες διεπαφές, πρωτόκολλα και δυνατότητες όπως απαιτείται. Η Hella μπορεί να στοχεύσει μικροεπεξεργαστές και FPGA καθώς αναπτύσσουν προδιαγραφές και χρησιμοποιούν το περιβάλλον δημιουργίας πρωτοτύπων για την επέκταση ή τη βελτίωση αλγορίθμων που έχουν ήδη εφαρμοστεί σε έναν επεξεργαστή παραγωγής.



Από τις απαιτήσεις στο σχέδιο

Η διαδικασία ανάπτυξης της Hella, η οποία ακολουθεί το μοντέλο V, αποτελείται από πέντε βασικά βήματα: ανάλυση απαιτήσεων, σχεδιασμός αλγορίθμων, δημιουργία κώδικα παραγωγής, επαλήθευση κώδικα και δοκιμή. Στη φάση της ανάλυσης απαιτήσεων, οι μηχανικοί συστημάτων της Hella συνεργάζονται με τον πελάτη ορίστε τις απαιτήσεις συστήματος στο IBMRational DOORS . Στη συνέχεια δημιουργούν ένα αρχικό μοντέλο του σχεδίου στο Simulink (Εικόνα 1).

Χρησιμοποιούν την επαλήθευση και την επικύρωση Simulink για να αντιστοιχίσουν τις απαιτήσεις στο DOORS σε στοιχεία του μοντέλου, επιτρέποντας την αμφίδρομη ιχνηλασιμότητα των απαιτήσεων.

Κατά τη δημιουργία του μοντέλου, χρησιμοποιούν Model Advisor για να διασφαλίσει ότι συμμορφώνονται με τις οδηγίες μοντελοποίησης αλγορίθμων της MathWorks Automotive Advisory Board (MAAB) . Περιλαμβάνουν επίσης ελέγχους Model Advisor με βάση τις κατευθυντήριες γραμμές που αναπτύχθηκαν εσωτερικά.

Για την πρώιμη λειτουργική επαλήθευση του αρχικού σχεδιασμού κινητής υποδιαστολής, οι μηχανικοί εκτελούν προσομοιώσεις στο Simulink, διεγείροντας το μοντέλο με δεδομένα δοκιμής που συλλέγονται από έναν παρόμοιο αισθητήρα ή δημιουργούνται με ένα μπλοκ Simulink. Μετά από αυτές τις δοκιμές μοντέλου στο βρόχο, οι αναφορές κάλυψης μοντέλων που δημιουργήθηκαν με την επαλήθευση και την επικύρωση Simulink αξιολογούνται για τον εντοπισμό μη δοκιμασμένων στοιχείων στο μοντέλο, ενημερώνοντας τις δοκιμές όπως απαιτείται για να αυξηθεί η κάλυψη.

Κατά την προετοιμασία για δοκιμές στην πλατφόρμα ταχείας δημιουργίας πρωτοτύπων, μοντελοποιούν τη διεπαφή επικοινωνίας που θα επιτρέψει στους αλγόριθμους των αισθητήρων να εκτελούνται σε ένα όχημα. Σε συνεργασία με τους συμβούλους της MathWorks, η Hella έχει αναπτύξει ένα σύνολο μπλοκ τοπικών δικτύων διασύνδεσης (LIN) για το Simulink, το οποίο τους επέτρεψε να επεκτείνουν τις δυνατότητες του συστήματος πρωτοτύπων για υποστήριξη LIN.

Από το μοντέλο στο πρωτότυπο

Μετά από μια εσωτερική αναθεώρηση σχεδιασμού του μοντέλου, μετακινούν το σχέδιο στη μονάδα HFK RCP (Εικόνα 2). Το HFK RCP υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα σχεδιαστικών διαμορφώσεων με ένα τυποποιημένο σύνολο εξαρτημάτων που περιλαμβάνουν τον μικροεπεξεργαστή C2000 της TI, ένα Xilinx FPGA και υποδοχές για λεωφορεία και αισθητήρες αυτοκινήτων, καθώς και μια περιοχή για διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Για σχέδια που στοχεύουν σε μικροεπεξεργαστή, οι μηχανικοί της Hella SW χρησιμοποιούν Ενσωματωμένος κωδικοποιητής για τη δημιουργία κώδικα από το μοντέλο Simulink και την ανάπτυξη του στον επεξεργαστή TI C2000 στη μονάδα HFK RCP. Εάν ολόκληρο ή μέρος της σχεδίασης απαιτεί FPGA, χρησιμοποιούν κωδικοποιητή HDL για να δημιουργήσουν κώδικα VHDL από το μοντέλο για ανάπτυξη στο Xilinx FPGA.

2014 The MathWorks, Inc. MATLAB και Simulink είναι σήματα κατατεθέντα της The MathWorks, Inc. Βλ. www.mathworks.com/trademarks για μια λίστα πρόσθετων εμπορικών σημάτων. Άλλα ονόματα προϊόντων ή εμπορικών σημάτων μπορεί να είναι εμπορικά σήματα ή σήματα κατατεθέντα των αντίστοιχων κατόχων τους.

Αυτό το άρθρο έχει ανατυπωθεί με άδεια από την MathWorks και την Hella

Η γνώμη του Romain:

Αυτός ο τρόπος εργασίας επιτρέπει τον έγκαιρο εντοπισμό προβλημάτων και τη βελτιστοποίηση της δοκιμαστικής καμπάνιας που σημαίνει μεγάλη εξοικονόμηση πόρων. Πιστεύετε ότι αυτή η μεθοδολογία εφαρμόζεται συστηματικά; Υπάρχουν σενάρια προεπεξεργασίας και μετα-επεξεργασίας μαζί με αυτό το εργαλείο σχεδίασης βάσει μοντέλου, για να διευκολύνουν το έργο των μηχανικών; Πώς χειρίζονται τη συλλογική εργασία στην Hella; Τι γίνεται με τη διαχείριση διαμόρφωσης μοντέλων και δεδομένων;