WO2006035038A2 - Verfahren zum testen von steuergerätesoftware für ein steuergerät - Google Patents

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WO2006035038A2
WO2006035038A2 PCT/EP2005/054866 EP2005054866W WO2006035038A2 WO 2006035038 A2 WO2006035038 A2 WO 2006035038A2 EP 2005054866 W EP2005054866 W EP 2005054866W WO 2006035038 A2 WO2006035038 A2 WO 2006035038A2
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control unit
software
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Uwe Loew
Volker Pape
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
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    • G05B2219/2637—Vehicle, car, auto, wheelchair

Definitions

  • the invention relates to a method for testing control unit software for a control unit, a test system, a computer program and a computer program product.
  • Such a software test is, for example, to be carried out directly on a vehicle or on a motor test stand.
  • the software test is not available early and is not available in all equipment variants and, moreover, can only be automated and reproduced to a very limited extent. Early execution of most of the tests to be performed would only be at risk to testing personnel and vehicles, so these software tests can only be performed at a late stage of development after performing other tests. Determined test results are also copy-dependent, test possibilities depend on boundary conditions such as weather or road conditions that are only approximately reproducible.
  • Part of expensive hardware to simulate the electrical behavior of sensors and actuators of the vehicle, in particular the simulation of possible malfunction of these components is associated with high costs.
  • a software test offers a simple hardware test system.
  • these can only be reconfigured by a hardware change, ie they can be adapted to a different control unit project, so that the longer-term use is associated with considerable maintenance costs.
  • Control circuits are usually closed here only rudimentarily, if at all, whereby a change in the behavior of the corresponding components in the course of the project planning is usually associated with a considerable outlay.
  • DE 103 03 489 Al is proposed to a Steuergeratesoftwaretest on a
  • control software is here compared to their standard training changed. Some functions, such as monitoring functions, control unit inputs and outputs, and open sensor or actuator pins, are cut-free, and some features, such as handling of simulation data, are added. Thus, certain software parts are testable.
  • a runtime behavior of the controller changes, for which resources of the controller are provided.
  • An exchange of simulation data takes place via the application interface. This exchange occurs on a bandwidth of the interface, which clearly defines a siraulation and test scope.
  • control unit software runs here in a slightly modified form in the original control unit.
  • a modification of the software enables a data exchange between the control unit software and a vehicle model (test system) for almost all signals via the application interface.
  • the software test is carried out by a large part of the original software in almost realistic environment.
  • the signals which can not be communicated via the application interface are routed here via control unit terminals under hardware input / output.
  • the invention relates to a method for testing control unit software for a control unit which has at least one arithmetic unit and at least one hardware component.
  • the at least one arithmetic unit is connected to a device for simulating hardware. In carrying out this process it is provided that at least one
  • Hardware component of the controller is replaced by simulation.
  • the device for simulating hardware can be designed, for example, as programmable logic.
  • the at least one arithmetic unit and one or more simulation computers are connected to each other via an interface and at least one hardware component is simulated by one or more peripheral components of the simulation computer or the simulation computer.
  • the control unit software is executed on the at least one arithmetic unit or the controller.
  • Control unit done a free cutting of hardware components within the controller. Such cut-free hardware components are simulated.
  • a new Interface between the control unit and the at least one simulation computer are created.
  • the hardware components can be cut free from the at least one arithmetic unit or the controller so far that a commercially available simulation computer with corresponding peripheral components for providing a development environment can be easily connected. In this case, it is possible to connect an output pin of the arithmetic unit directly to an input pin of the simulation computer or its peripheral components in a simple manner, without having to work with high voltages and currents. How the hardware components and a target system located thereon can be simulated erfmdungsge134 to represent a motor and an environment depends on specific application cases.
  • At least one control unit can be designed as an adaptive circuit
  • Hardware component which is usually used to drive an actuator and / or to evaluate a sensor to be replaced by simulation.
  • Simulation computer is designed to test control software for a control unit having at least one arithmetic unit and at least one hardware component, wherein the simulation computer to connect to the at least one arithmetic unit and replace the at least one hardware component by simulation.
  • the method according to the invention can be carried out with this inventive test system which has the at least one simulation computer and a computer.
  • this computer e.g. monitors or verifies a function or sequence of the controller software.
  • the at least one simulation computer can be used to simulate external conditions, in particular a vehicle into which the control unit is used in a future application, and / or environmental conditions.
  • a development environment for the control unit can be provided with the inventive test system and have the following components:
  • At least one processor that simulates the behavior of the vehicle including the sensors and actuators by simulation calculation as a simulation computer.
  • a simulation program such as Matlab / Simulink or ASCET can be used.
  • One or more devices or components with programmable logic that simulate the electrical behavior of one or more hardware components of the controller relative to the at least one control processor (arithmetic unit), in the Origmal control unit for driving one or more actuators and / or for evaluating a or multiple sensors.
  • One or more digital-to-analog converter for the operation of the usually in the at least one control unit processor (arithmetic unit) integrated analog-to-digital converter.
  • control unit one or more components for operating vehicle-specific communication bus interfaces of the control unit, such as e.g. CAN, USB, LIN etc.
  • a hardware-based structure can be realized by two cards.
  • a card represents a derivative of the controller, wherein Interfaces such as USB, CAN and JTEG as well as the power supply and other components such as the memory can remain unchanged.
  • the other card is realized as a conventional plug-in card.
  • the unmodified ECU software can be used.
  • An additional card may include the following components: Simulation of transfer functions of the hardware components, simulation of engine and environment, as used, for example, in conventional hardware-in-the-loop test systems.
  • a card for the at least one arithmetic unit of the control unit can be provided with an interface in order to be able to operate it in a plug-in system or test system. In this way, a common power supply for the at least one control unit computing unit and the test system can be used.
  • the insensitivity to ESD and EMC is improved by the integration m a housing.
  • the models can be flexibly designed with or without the involvement of hardware or the environment.
  • control unit Under a greatly simplified view of the control unit can with the invention on the part of the control unit hardware, a preparation of sensor signals and a driver for
  • Actuators drop out.
  • the components for the actuator simulation, sensor simulation, simulation of actuator errors and sensor errors including on the side of the Steuer ⁇ erate hardware be removed components by the programmable logic or the device for simulating hardware (eg FPGAs).
  • Such hardware savings can reduce the cost of software testing the ECU software.
  • Erflndungsgetaine can be at least partially or completely simulated in the software test of the controller, the hardware of the controller.
  • an original driving software as used in a specific application of the control unit, run in a translated form via an evaluation board, which contains only one computer core.
  • Peripheral circuits which are conventionally included in the control unit, are replaced together with actuators and sensors by programmable circuits (inter alia FPGAs), which may be components of the test system according to the invention.
  • Other vehicle components including other control devices and their communication with the control unit to be tested or the running on the evaluation board driving software m m real-time components of the test system, eg.
  • the at least one simulation computer emulated.
  • the number of required hardware m-the-loop test systems can be reduced or even completely replaced.
  • the invention for testing ECU software can also be used for control devices or engine control devices in vehicles.
  • control software can be tested early, since a large part of the control unit is simulated.
  • Many equipment variants can be realized by changing the control unit software.
  • Tests are now automatable and reproducible. There is no danger to the test personnel and the vehicle during the test. Due to the simulation of hardware components costs and space requirements can be kept low. It is a simple, flexible configuration, ie an adaptation to ECU projects, by changing the ECU software possible. All closed control loops can be simulated with a vehicle model and software changes made to points such as control software, hardware, engine and environment.
  • the control unit software does not have to be changed compared to the standard version. There is no additional load due to interfaces.
  • a scope of a simulation and the test is greatly expandable, with results of the test are real-time suitable.
  • Program code means is designed to carry out all the steps of the inventive method when this computer program is performed on a computer or a corresponding arithmetic unit.
  • Data carriers are stored, is provided for carrying out the inventive method, when the computer program is performed on a computer or a corresponding computing unit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control unit with a connected test system according to the prior art
  • Figure 2 is a diagram for carrying out a
  • FIG. 3 shows a diagram of a first embodiment of the method according to the invention
  • Figure 4 is a diagram of a second embodiment of the inventive method.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of an inventive test system with a control unit in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out a software test for a control unit 101 according to the prior art.
  • the control unit 101 is connected to a test system 117.
  • Controller 101 is a microcontroller 103, which is usually connected to a power supply 111, a memory 115 and other circuitry 113.
  • the microcontroller 103 is with Hardware components, such as a device 107 for conditioning of sensor signals, a driver 109 for actuators and other peripheral devices 105 connected.
  • Hardware components 105, 107, 109 are in turn connected to the test system 117, which simulates all of the components of the vehicle, including the electrical behavior of all the actuators and sensors.
  • no target system e.g. Engine
  • All components of the target system, including the engine, are simulated by the simulation computer (s) of the test system 117 by simulation calculation.
  • the actuators drivers 109 are required to supply very high currents to the actuators within the motor, which are the same
  • Microcontroller 103 can not provide by itself.
  • the test system 117 is connected to a plug 102 of the control unit 101. Therefore, the test system 117 m must be able to cope with real, electrical currents & voltages, which in turn results in the high cost of testing with such test systems 117.
  • Control unit 101 corresponding equipment of the test system 117 is connected, further, the microcontroller 103 is equipped with additional software interfaces.
  • FIG. 2 shows a diagram of the structure of a prior art hardware-in-the-loop test system. In this case, the control unit 101 in a lower area of the diagram and the test system 117 in the upper area of the diagram are shown separated from one another by dashed lines.
  • the microcontroller 103 of the control unit 101 is provided for the execution of Steuergeratesoftware.
  • Actuators drivers 109 include hardware for controlling the actuators and diagnosing actuator errors.
  • An actuator control 104 and a return 106 of diagnostic results takes place between the microcontroller 103 and the drivers 109 for the actuators.
  • the drivers 109 for the actuators are connected via controller pins and a project-specific wiring harness to the test system 117 and there to the hardware 125, the simulation of the actuators.
  • a separation adapter can be inserted in the cable harness.
  • the test system 117 includes a PC 121 for controlling the testing of the controller software and displaying test results.
  • This PC 121 is connected to a simulation computer 119 for simulating a vehicle, a driver and the environment. Between the simulation computer 119 and the hardware for simulating the actuators, signals or data for error simulation 122 and measurement results 124 are exchanged.
  • the simulation computer 119 sends signals or data to a hardware 123 for simulation of the sensors, this is connected to a hardware 107 for evaluation of the sensor signals within the controller 101 optionally with electrical isolation adapter.
  • the hardware 107 for evaluating the sensor signals sends signals or data to the microcontroller 103 on.
  • a closed loop 127 is provided within the Software tests for the control unit 101 a closed loop 127 is provided.
  • FIG. 3 shows a diagram of a first embodiment of the inventive method for testing
  • Control unit software for a control unit 201 which is separated in the diagram by dashed lines from a test system 217. From the controller 201, only the computer core 203 (controller, memory, voltage device, ...), e.g. on an evaluation board, which is required immediately to run the control software.
  • the test system 217 includes a computer 221 for controlling the test and displaying test results. This computer 221 is connected to a simulation computer 219 for the simulation of vehicle, driver and environment.
  • the simulation computer 219 is connected to a hardware simulation device 229. This device 229 can be designed as a programmable logic.
  • data signals and the like are merely exchanged between the device 229 of the test system and the arithmetic unit 203 of the control device 201.
  • the arithmetic unit 203 can be directly connected via an interface with the device 229 of the test system 217, so that a closed loop 227 is realized via this interface between the test system 217 and the arithmetic unit. Since, according to the invention, the hardware components otherwise present within the control device 201 are dispensed with, sensor signals 204 at the device 229, for example, can be transferred directly to the arithmetic unit. Furthermore, an exchange of Aktoran Kunststoffmaschine 206 between the arithmetic unit 203 and the device 229 and of Diagnostic results 208 between the device 229 and the arithmetic unit 203 instead.
  • a second embodiment of the invention is shown in the diagram of FIG.
  • the control unit 301 is separated from a test system 317 by dashed lines.
  • the control unit 301 has a computing unit 303 or a controller that executes the control unit software.
  • the test system 317 has only one computer 321 for controlling the test and for displaying test results and a simulation computer 319 for simulating the vehicle, driver and environmental conditions as well as the hardware or hardware components.
  • the computer 321 is in this case connected to the simulation computer 319.
  • the arithmetic unit 303 is connected via an interface directly to the simulation computer 319, so that between the arithmetic unit 303 and the simulation computer 319, a closed loop 327 is realized.
  • Sensor signals 304 are transferred from the simulation computer 319 to the arithmetic unit 303.
  • diagnostic results are passed from the simulation computer 319 to the arithmetic unit 303.
  • An actuator control 306 takes place between the arithmetic unit 303 and the simulation computer 319.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a preferred embodiment of an inventive test system 417 and a control unit 401 in a possible embodiment of the method according to the invention.
  • the test system 417 has a simulation computer 419 and a computer 421 connected thereto.
  • the control unit 401 has a Arithmetic unit 403 and hardware components 404, 406, which are not required for carrying out the inventive method, however, and therefore m of FIG 5 only shown outlined by dashed lines.
  • the arithmetic unit 403 and the simulation computer 419 are, for example, to be connected to one another via an interface 429.
  • the arithmetic unit 403 and the simulation computer 419 are, for example, to be connected to one another via an interface 429.
  • Hardware components 404, 406 simulated by the simulation computer 419 and thus replaced. In this way, the hardware components 404, 406 are cut free by the arithmetic unit 403. It is thus possible to carry out tests for control software with less effort and less space and at a lower cost.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Steuergerätesoftware für ein Steuergerät (201), das eine Recheneinheit (203) und mindestens eine Hardwarekomponente aufweist. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Recheneinheit (203) mit einer Einrichtung (229) zur Simulation von Hardware verbunden, bei Durchführung dieses Verfahrens ist vorgesehen, daß mindestens eine Hardwarekomponente des Steuergeräts (209) durch Simulation ersetzt wird. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nunmehr ein Steuergerätesoftwaretest mit einer konsequenten Simulation von Hardware des Steuergeräts (201) möglich.

Description

- IL ¬
Verfahren zum Testen von Steuergerätesoftware für ein Steuergerät
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Steuergerätesoftware für ein Steuergerat, ein Testsystem, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt .
Für einen Steuergerate-Softwaretest, insbesondere für
Motorsteuergerate, sind heutzutage drei Methoden gangig. Ein derartiger Softwaretest ist bspw. unmittelbar an einem Fahrzeug bzw. an einem Motorprufstand durchzufuhren, m diesem Fall ist der Softwaretest jedoch nicht frühzeitig und nicht in allen Ausstattungsvarianten verfugbar und zudem nur sehr eingeschränkt automatisier- und reproduzierbar. Eine frühe Durchfuhrung der meisten durchzuführenden Tests wäre nur unter Gefahr für testende Mitarbeiter und Fahrzeug möglich, so dass diese Softwaretests nur in einem spaten Entwicklungsstadium nach Durchfuhrung anderer Tests durchgeführt werden können. Ermittelte Testergebnisse sind zudem exemplarabhangig, Testmoglichkeiten hangen wiederum von Randbedingungen wie dem Wetter oder Straßenverhaltnissen ab, die nur m germgem Maß ungefähr reproduzierbar sind.
Softwaretests werden auch mit sogenannten Hardware-m-the- loop-TestSystemen realisiert. Hier dient ein erheblicher
Teil kostspieliger Hardware dazu, das elektrische Verhalten von Sensoren und Aktoren des Fahrzeugs zu simulieren, wobei insbesondere die Simulation möglichen Fehlverhaltens dieser Komponenten mit hohen Kosten verbunden ist .
Zudem ist eine aufwendige Projektierung, also eine Anpassung an ein jeweiliges Steuergeräte-Projekt, erforderlich. Für eine effektive Nutzung derartiger Softwaretests ist ein umfangreiches Testsystem-Know-How notig. Typischerweise wird ein Origmal-Steuergerat mit Original-Software getestet, sämtliche andere Fahrzeugkomponenten einschließlich anderer Steuergerate werden m Echtzeit simuliert. Em Datenaustausch zwischen dem Steuergerat und einem Fahrzeugsimulator erfolgt über Klemmen des Steuergeräts, genauso wie es im Fahrzeug der Fall ist. Bei dieser Vorgehensweise bestehen für das Steuergerat demnach keinerlei Unterschiede zu einem spateren realen Einsatz im Fahrzeug.
Des weiteren bietet sich ein Softwaretest an einem einfachen Hardware-Testsystem an. Allerdings sind diese nur per Hardware-Änderung umkonflguπerbar, d.h. an ein anderes Steuergerate-Projekt anpassbar, so dass die längerfristige Nutzung mit erheblichen Wartungs-Kosten verbunden ist. Regelkreise werden hier, wenn überhaupt, üblicherweise nur rudimentär geschlossen, wobei eine Änderung des Verhaltens der entsprechenden Komponenten im Rahmen der Projektierung üblicherweise mit erheblichem Aufwand verbunden ist. In der DE 103 03 489 Al wird vorgeschlagen, einen Steuergeratesoftwaretest über eine
Applikationsschnittstelle des Steuergeräts zu realisieren. Die Steuergeratesoftware wird hierbei gegenüber ihrer serienmäßigen Ausbildung verändert. Einige Funktionen, wie Uberwachungsfunktionen, Ein- und Ausgange des Steuergeräts und offene Sensor- bzw. Aktorpins, sind freigeschnitten, einige Funktionen, wie ein Handling von Simulationsdaten, kommen hinzu. Somit sind bestimmte Softwareteile testbar. Ein Laufzeitverhalten des Steuergeräts verändert sich, wofür Ressourcen des Steuergeräts bereitgestellt werden. Ein Austausch von Simulationsdaten erfolgt über die Applikationsschnittstelle. Dieser Austausch erfolgt auf einer Bandbreite der Schnittstelle, wodurch ein Siraulations- und Testumfang eindeutig festgelegt wird.
Die Steuergeratesoftware lauft hier in einer leicht modifizxerten Form im Original-Steuergerät. Eine Modifikation der Software ermöglicht einen Datenaustausch zwischen der Steuergeratesoftware und einem Fahrzeugmodell (Testsystem) für nahezu alle Signale über die Applikationsschnittstelle. Somit erfolgt der Softwaretest durch eine großen Teil der Originalsoftware in nahezu realistischer Umgebung. Die nicht über die Applikationsschnittstelle kommunizierbaren Signale werden hier über Steuergerateklemmen unter Hardware-Input/Output gefuhrt.
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Testsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 vorgeschlagen. - A -
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Steuergerätesoftware für ein Steuergerät, das mindestens eine Recheneinheit und mindestens eine Hardwarekomponente aufweist. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die mindestens eine Recheneinheit mit einer Einrichtung zur Simulation von Hardware verbunden. Bei Durchführung dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine
Hardwarekomponente des Steuergeräts durch Simulation ersetzt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nunmehr ein Steuergerätesoftwaretest mit einer konsequenten Simulation von Hardware des Steuergeräts möglich. Die Einrichtung zur Simulation von Hardware kann bspw. als programmierbare Logik ausgebildet sein.
In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Recheneinheit und ein oder mehrere Simulationsrechner über eine Schnittstelle miteinander verbunden werden und mindestens eine Hardwarekomponente durch eine oder mehrere Peripheriekomponenten des Simulationsrechners oder der Simulationsrechner simuliert wird. Die Steuergerätesoftware wird auf der mindestens einen Recheneinheit bzw. dem Controller ausgeführt.
Erfindungsgemäß kann somit bspw. zwischen der mindestens einen Recheneinheit und mindestens einem Stecker des
Steuergeräts ein Freischneiden von Hardwarekomponenten innerhalb des Steuergeräts erfolgen. Derart freigeschnittene Hardwarekomponenten werden simuliert. Zudem kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine neue Schnittstelle zwischen dem Steuergerat und dem mindestens einen Simulationsrechner geschaffen werden.
Die Hardwarekomponenten können so weit von der mindestens einen Recheneinheit bzw. dem Controller freigeschnitten werden, dass ein handelsüblicher Simulationsrechner mit entsprechenden Peripheriekomponenten zur Bereitstellung einer Entwicklungsumgebung einfach anschließbar ist. Hierbei ist es möglich, einen Ausgangspin der Recheneinheit direkt mit einem Eingangspin des Simulationsrechners oder seiner Peripheriekomponenten in einfacher Weise zu verbinden, ohne dabei mit hohen Spannungen und Strömen arbeiten zu müssen. Wie die Hardwarekomponenten und ein sich daran befindliches Zielsystem zur Darstellung eines Motors und einer Umwelt erfmdungsgemaß simulierbar sind, hangt von konkreten Anwendungsfallen ab.
Insgesamt kann mit der Erfindung ein teueres simuliertes Zielsystem zur Darstellung von Motor und Umwelt vermieden werden. Des weiteren ist es nicht notig, die
Steuergeratesoftware für einen nach dem erfmdungsgemaßen Verfahren durchfuhrbaren Test zu verandern.
In Ausgestaltung der Erfindung kann m dem Steuergerat mindestens eine als Anpasschaltung ausgebildete
Hardwarekomponente, die üblicherweise zum Treiben eines Aktors und/oder zum Auswerten eines Sensors dient, durch Simulation ersetzt werden.
Es ist auch möglich, an die mindestens eine Recheneinheit mindestens eine Karte anzuschließen, wobei durch einen auf der mindestens einen Karte befindlichen Simulationsrechner ein Modell nachgebildet werden kann. Ausgehend von der Hardware des Steuergeräts ist mit der Erfindung die Möglichkeit gegeben, fast alle Anpasschaltungen derart freizuschneiden, dass es möglichst einfach ist, an das Steuergerat und insbesondere die mindestens eine Recheneinheit eine andere Entwicklungsumgebung anzuschließen.
Das erfindungsgemaße Testsystem mit einem
Simulationsrechner ist dazu ausgelegt, Steuergeratesoftware für ein Steuergerat, das mindestens eine Recheneinheit und mindestens eine Hardwarekomponente aufweist, zu testen, wobei der Simulationsrechner mit der mindestens einen Recheneinheit zu verbinden und die mindestens eine Hardwarekomponente durch Simulation zu ersetzen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit diesem erfindungsgemaßen Testsystem, das den mindestens einen Simulationsrechner und einen Computer aufweist, durchgeführt werden. Mit diesem Computer wird z.B. eine Funktion oder ein Ablauf der Steuergeratesoftware überwacht oder überprüft. Mit dem mindestens einen Simulationsrechner können äußere Bedingungen, insbesondere ein Fahrzeug, in das das Steuergerat bei einer zukunftigen Anwendung zum Einsatz kommt, und/oder Umweltbedingungen simuliert werden.
Eine Entwicklungsumgebung für das Steuergerat kann mit dem erfindungsgemaßen Testsystem bereitgestellt werden und folgende Komponenten aufweisen:
- mindestens einen Prozessor, der als Simulationsrechner das Verhalten des Fahrzeugs einschließlich der Sensoren und Aktoren durch Simulationsrechnung nachbildet. Hierzu kann ein Simulationsprogramm wie z.B. Matlab/Simulink oder ASCET zum Einsatz kommen. - eine oder mehrere Einrichtungen oder Komponenten mit programmierbarer Logik, die das elektrische Verhalten einer oder mehrerer Hardwarekomponenten des Steuergeräts gegenüber dem mindestens einen Steuergeräte-Prozessor (Recheneinheit) simulieren, die im Origmal-Steuergerat zum Treiben eines oder mehrerer Aktoren und/oder zum Auswerten eines oder mehrerer Sensoren dienen.
- einen oder mehrere Digital-Analog-Wandler zur Bedienung der üblicherweise in den mindestens einen Steuergeräte- Prozessor (Recheneinheit) integrierten Analog-Digital- Wandler.
- optional einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler, falls Analogsignale in das Testsystem integrierten Original-
Peripheriekomponenten auszuwerten sind.
- eine oder mehrere Komponenten zur Bedienung fahrzeugtypischer Kommumkationsbusschnittstellen des Steuergerätes, wie z.B. CAN, USB, LIN usw.
Zu verschiedenen Versionen der Steuergeratesoftware können verschiedene Modelle erstellt werden. Eine Änderung der Hardware ist m der Regel nicht notwendig, Aus- und Eingänge der mindestens einen Recheneinheit können evtl. softwaremaßig verändert werden, somit kann auf eine ansonsten erforderliche projektspezifische Ausgestaltung des Kabelbaums verzichtet werden. Em Verbindungskabel zwischen dem Steuergerate-Prozessor-Modul und dem erfindungsgemaßen Testsystem ist nur von diesen Komponenten abhangig und pro]ektunabhangig. Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann ein hardwaremaßiger Aufbau durch zwei Karten realisiert werden. Dabei stellt eine Karte eine Ableitung des Steuergeräts dar, wobei Schnittstellen wie bspw. USB, CAN und JTEG genauso wie die Spannungsversorgung und andere Komponenten wie der Speicher unverändert bleiben können. Die andere Karte ist dabei als herkömmliche Einsteckkarte realisiert.
Für eine softwaremaßige Realisierung kann die unveränderte Steuergerätesoftware benutzt werden. Eine zusatzliche Karte kann folgende Komponenten umfassen: Simulation von Ubertragungsfunktionen der Hardwarekomponenten, Simulation von Motor und Umwelt, wie sie bspw. auch bei herkömmlichen Hardware-in-the-loop-Testsystemen zum Einsatz kommen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Karten in einer einzigen Karte vereint werden. Alternativ können auch mehrere Karten benutzt werden, um somit
Funktionen des Motors und der Umwelt aufzuteilen. Eine Karte für die mindestens eine Recheneinheit des Steuergeräts kann mit einer Schnittstelle versehen werden, um sie in einem Einschubsystem oder Testsystem betreiben zu können. Hierdurch kann eine gemeinsame Spannungsversorgung für die mindestens eine Steuergeräte-Recheneinheit und das Testsystem verwendet werden. Auch die Unempfindlichkeit gegenüber ESD und EMV wird durch die Integration m ein Gehäuse verbessert. Die Modelle können sowohl mit als auch ohne Einbindung von Hardware oder Umwelt beliebig flexibel ausgelegt werden.
Unter stark vereinfachter Betrachtung des Steuergeräts kann mit der Erfindung auf Seite der Steuergeräte-Hardware eine Aufbereitung von Sensorsignalen sowie ein Treiber für
Aktoren wegfallen. Auf der Seite des Testsystems können die Komponenten für die Aktorsimulation, Sensorsimulation, Simulation von Aktorfehlern und Sensorfehlern einschließlich der auf Seite der Steuerσerate-Hardware wegfallenden Komponenten durch die programmierbare Logik bzw. die Einrichtung zur Simulation von Hardware (z.B. FPGAs) ersetzt werden. Durch derartige Einsparungen an Hardware können Kosten für den Softwaretest der Steuergeratesoftware reduziert werden.
Erflndungsgemaß kann bei dem Softwaretest des Steuergeräts die Hardware des Steuergeräts zumindest teilweise oder vollständig simuliert werden. In einer möglichen Ausgestaltung kann eine Original-Fahr-Software, wie sie bei einer konkreten Anwendung des Steuergeräts zum Einsatz kommt, in übersetzter Form über ein Evaluation-Board laufen, das lediglich einen Rechnerkern enthalt. Peripherieschaltkreise, die m dem Steuergerat herkommlicherweise enthalten sind, werden zusammen mit Aktoren und Sensoren durch programmierbare Schaltkreise (unter anderem FPGAs) ersetzt, die Bestandteile des erfmdungsgemaßen TestSystems sein können. Andere Fahrzeugkomponenten einschließlich anderer Steuergerate und deren Kommunikation mit dem zu testenden Steuergerat bzw. der auf dem Evaluation-Board ausgeführten Fahr-Software werden m Echtzeit von Komponenten des TestSystems, bspw. dem mindestens einen Simulationsrechner, nachgebildet.
Mit der Erfindung kann die Anzahl der benotigten Hardware- m-the-loop-Testsysteme reduziert oder sogar ganz ersetzt werden.
Die Erfindung zum Testen von Steuergeratesoftware kann auch für Steuergerate oder Motorsteuergerate bei Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Somit ist Steuergeratesoftware frühzeitig testbar, da ein Großteil des Steuergeräts simuliert wird. Es können viele Ausstattungsvarianten durch Änderung der Steuergeratesoftware realisiert werden Tests sind nunmehr automatisier- und reproduzierbar. Bei dem Test besteht keine Gefahr für testende Mitarbeiter und das Fahrzeug. Aufgrund der Simulation von Hardwarekomponenten können Kosten sowie der Platzbedarf gering gehalten werden. Es ist eine einfache, flexible Projektierung, also eine Anpassung an Steuergeräte-Projekte, durch Änderung der Steuergerätesoftware möglich. Samtliche geschlossene Regelkreise können mit einem Fahrzeugmodell simuliert und an Punkten wie Steuergeratesoftware, Hardware, Motor und Umwelt softwaremaßige Veränderungen vorgenommen werden. Die Steuergeratesoftware muss gegenüber dem Serienstand nicht verändert werden. Es entsteht keine zusatzliche Belastung durch Schnittstellen. Zudem ist ein Umfang einer Simulation und des Tests stark erweiterbar, wobei Ergebnisse des Tests echtzeittauglich sind.
Außerdem können in einem sich somit ergebenden geschlossenen System sowohl auf Seite des Steuergeräts als auch auf Seite des Motors verschiedene Hardwarekomponenten und deren Ubertragungsfunktion und somit auch Storeinflusse auf die Hardware simuliert werden.
Das erfindungsgemaße Computerprogramm mit
Programmcodemitteln ist zur Durchfuhrung aller Schritte des erfindungsgemaßen Verfahrens ausgelegt, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
Das erfindungsgemaße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren
Datenträger abgespeichert sind, ist zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird. Zeichnung
Die Erfindung wird im weiteren anhand der m der Zeichnung dargestellten Figuren naher dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 in schematischer Darstellung ein Steuergerat mit angeschlossenem Testsystem nach dem Stand der Technik,
Figur 2 ein Diagramm zur Durchfuhrung eines
Steuergeratesoftwaretests nach dem Stand der Technik,
Figur 3 ein Diagramm zu einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens,
Figur 4 ein Diagramm zu einer zweiten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens, und
Figur 5 eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaßen Testsystems mit einem Steuergerat in schematischer Darstellung.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Durchfuhrung eines Softwaretests für ein Steuergerat 101 nach Stand der Technik. Hierzu ist das Steuergerat 101 mit einem Testsystem 117 verbunden. Innerhalb des
Steuergeräts 101 befindet sich ein Microcontroller 103, der üblicherweise mit einer Spannungsversorgung 111, einem Speicher 115 sowie weiteren Beschaltungen 113 verbunden ist. Typischerweise ist der Microcontroller 103 mit Hardwarekomponenten, wie einer Einrichtung 107 zur Aufbereitung von Sensorsignalen, einem Treiber 109 für Aktoren sowie mit sonstigen Peripheriegerate 105 verbunden. Diese Hardwarekomponenten 105, 107, 109 sind wiederum mit dem Testsystem 117 verbunden, das samtliche Komponenten des Fahrzeugs, einschließlich des elektrischen Verhaltens sämtlicher Aktoren und Sensoren simuliert.
Bei einem Test mit dem vorliegenden Testsysteme kommt somit kein Zielsystem, z.B. Motor, mehr zum Einsatz. Es werden sämtliche Komponenten des Zielsystems Fahrzeug einschließlich Motor durch den oder die Simulationsrechner des Testsystems 117 durch Simulationsrechnung nachgebildet.
Bei diesem Stand der Technik ist eine Aufbereitung der Sensorsignale 107 notwendig, um die hohen
AusgangsSpannungen von Sensoren an eine Eingangsspannung des Microcontrollers 103 anzupassen. Die Treiber 109 für die Aktoren sind dazu erforderlich, Aktoren innerhalb des Motors mit sehr hohen Strömen zu versorgen, die der
Microcontroller 103 von sich aus nicht bereitstellen kann. Das Testsystem 117 ist an einem Stecker 102 des Steuergeräts 101 angeschlossen. Daher muss das Testsytem 117 m der Lage sein, mit realen, elektrischen Strömen & Spannungen zurecht zu kommen, wodurch sich wiederum die hohen Kosten für Tests mit derartigen Testsystemen 117 ergeben.
Dabei werden prinzipiell zwei Schnittstellen zu dem Steuergerat 101 benotigt. An dem Stecker 102 des
Steuergeräts 101 wird entsprechendes Equipment des Testsystems 117 angeschlossen, des weiteren ist der Microcontroller 103 mit zusätzlichen Software- Schnittstellen ausgestattet. Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Struktur eines Hardware-In- The-Loop-TestSystems nach dem Stand der Technik. Hierbei sind das Steuergerat 101 in einem unteren Bereich des Diagramms und das Testsystem 117 im oberen Bereich des Diagramms durch gestrichelte Linien voneinander getrennt dargestellt. Der Microcontroller 103 des Steuergeräts 101 ist zur Ausfuhrung der Steuergeratesoftware vorgesehen. Die Treiber 109 für Aktoren umfassen Hardware zur Ansteuerung der Aktoren und zur Diagnose von Aktorfehlern. Eine Aktoransteuerung 104 sowie eine Ruckgabe 106 von Diagnoseergebnissen erfolgt zwischen dem Microcontroller 103 und den Treibern 109 für die Aktoren. Die Treiber 109 für die Aktoren werden über Steuergerate-Pins und einen projektspezifischen Kabelbaum mit dem Testsystem 117 und dort mit der Hardware 125, der Simulation der Aktoren, verbunden. Optional kann ein Trennadapter m den Kabelbaum eingefugt werden.
Das Testsystem 117 umfasst einen PC 121 zur Steuerung des Tests der Steuergeratesoftware und Darstellung von Testergebnissen. Dieser PC 121 ist mit einem Simulationsrechner 119 zur Simulation eines Fahrzeugs, eines Fahrers und der Umwelt verbunden. Zwischen dem Simulationsrechner 119 und der Hardware zur Simulation der Aktoren werden Signale oder Daten zur Fehlersimulation 122 sowie Messergebnisse 124 ausgetauscht. Der Simulationsrechner 119 sendet Signale oder Daten an eine Hardware 123 zur Simulation der Sensoren weiter, diese ist mit einer Hardware 107 zur Auswertung der Sensorsignale innerhalb des Steuergeräts 101 optional mit elektrischen Trennadapter verbunden. Die Hardware 107 zur Auswertung der Sensorsignale sendet Signale oder Daten an den Microcontroller 103 weiter. Somit wird innerhalb des Softwaretests für das Steuergerat 101 ein geschlossener Regelkreis 127 bereitgestellt.
Figur 3 zeigt ein Diagramm zu einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens zum Testen von
Steuergeratesoftware für ein Steuergerat 201, das in dem Diagramm durch gestrichelte Linien von einem Testsystem 217 getrennt ist. Vom Steuergerat 201 wird nur der Rechnerkern 203 (Controller, Speicher, Spannungsvorrichtung, ...) , z.B. auf einem Evaluationboard, genutzt, der unmittelbar zur Ausführung der Steuergeratesoftware erforderlich ist. Das Testsystem 217 umfasst einen Computer 221 zur Steuerung des Tests und zur Darstellung von Testergebnissen. Dieser Computer 221 ist mit einem Simulationsrechner 219 zur Simulation von Fahrzeug, Fahrer und Umwelt verbunden. Der Simulationsrechner 219 ist mit einer Einrichtung 229 zur Simulation von Hardware verbunden. Diese Einrichtung 229 kann als programmierbare Logik ausgebildet sein.
Bei Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahren werden lediglich zwischen der Einrichtung 229 des Testsystems und der Recheneinheit 203 des Steuergeräts 201 Datensignale und dergleichen ausgetauscht. Die Recheneinheit 203 kann dabei über eine Schnittstelle mit der Einrichtung 229 des Testsystems 217 direkt verbunden sein, so dass über diese Schnittstelle zwischen dem Testsystem 217 und der Recheneinheit ein geschlossener Regelkreis 227 realisiert wird. Da erfindungsgemaß auf die ansonsten innerhalb des Steuergeräts 201 vorhandenen Hardwarekomponenten verzichtet wird, können bspw. Sensorsignale 204 an der Einrichtung 229 direkt an die Recheneinheit übergeben werden. Des weiteren findet ein Austausch von Aktoransteuerungen 206 zwischen der Recheneinheit 203 und der Einrichtung 229 sowie von Diagnoseergebnissen 208 zwischen der Einrichtung 229 und der Recheneinheit 203 statt.
Eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung ist in dem Diagramm der Figur 4 dargestellt. Em Steuergerat 301 ist durch gestrichelte Linien von einem Testsystem 317 getrennt. Das Steuergerat 301 weist eine Recheneinheit 303 bzw. einen Controller, die bzw. der die Steuergeratesoftware ausfuhrt, auf. Das Testsystem 317 weist bei dieser Ausfuhrungsform lediglich einen Computer 321 zur Steuerung des Tests und zur Darstellung von Testergebnissen und einen Simulationsrechner 319 zur Simulation von Fahrzeug, Fahrer und Umweltbedingungen sowie der Hardware bzw. von Hardwarekomponenten auf. Der Computer 321 ist hierbei mit dem Simulationsrechner 319 verbunden. In diesem Fall ist die Recheneinheit 303 über eine Schnittstelle unmittelbar mit dem Simulationsrechner 319 verbunden, so dass zwischen der Recheneinheit 303 und dem Simulationsrechner 319 ein geschlossener Regelkreis 327 realisiert ist. Somit erfolgt eine Simulation von
Hardwarekomponenten, die sich herkommlicherweise innerhalb des Steuergeräts 301 befinden. Sensorsignale 304 werden von dem Simulationsrechner 319 an die Recheneinheit 303 übergeben. Ebenso werden Diagnoseergebnisse von dem Simulationsrechner 319 an die Recheneinheit 303 geleitet. Eine Aktoransteuerung 306 erfolgt zwischen der Recheneinheit 303 und dem Simulationsrechner 319.
Figur 5 zeigt m schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaßen Testsystems 417 und ein Steuergerat 401 bei einer möglichen Ausfuhrungsvariante des erfindungsgemaßen Verfahrens. Das Testsystem 417 weist einen Simulationsrechner 419 und einen damit verbundenen Computer 421 auf. Das Steuergerat 401 weist eine Recheneinheit 403 und Hardwarekomponenten 404, 406 auf, die zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens jedoch nicht erforderlich sind und deshalb m der Figur 5 nur gestrichelt umrandet dargestellt sind.
Zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens zum Testen von Steuergeratesoftware für das Steuergerat 401 sind die Recheneinheit 403 und der Simulationsrechner 419 bspw. über eine Schnittstelle 429 miteinander zu verbinden. Wahrend einer Durchfuhrung des Verfahrens werden die
Hardwarekomponenten 404, 406 durch den Simulationsrechner 419 simuliert und somit ersetzt. Auf diese Weise werden die Hardwarekomponenten 404, 406 von der Recheneinheit 403 freigeschnitten. Es ist folglich möglich, Tests für Steuergeratesoftware bei geringerem Aufwand und Platzbedarf sowie mit geringeren Kosten durchzufuhren.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Testen von Steuergeratesoftware für ein Steuergerat (201, 301, 401), das mindestens eine Recheneinheit (203, 303, 403) und mindestens eine Hardwarekomponente (404, 406) aufweist, bei dem die mindestens eine Recheneinheit (203, 303, 403) mit einer Einrichtung (229) zur Simulation von Hardware verbunden wird und mindestens eine Hardwarekomponente (404, 406) des Steuergeräts (201, 301, 401) durch Simulation ersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vorgesehen ist, daß die mindestens eine Recheneinheit (203, 303, 403) und mindestens ein Simulationsrechner (219, 319, 419) über eine Schnittstelle (429) miteinander verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die mindestens eine Hardwarekomponente (404, 406) durch den mindestens einen Simulationsrechner (219, 319, 419) und/oder durch die, bspw. als programmierbare Logik ausgebildete Einrichtung (229) zur Simulation von Hardware simuliert wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüchen, bei dem die Steuergeratesoftware auf der mindestens einen Recheneinheit (203, 303, 403) ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem m dem Steuergerat (201, 301, 401) mindestens eine als Anpaßschaltung ausgebildete Hardwarekomponente (404, 406) durch Simulation ersetzt wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Steuergeratesoftware mit einem Computer (221, 321, 421) überprüft wird und äußere Bedingungen mit dem mindestens einen Simulationsrechner (219, 319, 419) simuliert werden.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem vorgesehen ist, daß an die Recheneinheit (221, 321, 421) mindestens eine Karte mit mindestens einem Prozessor angeschlossen wird, wobei durch den auf der mindestens einen Karte befindlichen Prozessor ein Modell nachgebildet wird.
8. Testsystem mit einer Einrichtung (229) zur Simulation von Hardware, das dazu ausgelegt ist, Steuergeratesoftware für ein Steuergerat (201, 301, 401), das mindestens eine Recheneinheit (203, 303, 403) und mindestens eine Hardwarekomponente (404, 406) aufweist, zu testen, wobei die Einrichtung (229) mit der Recheneinheit (203, 303, 403) zu verbinden und die mindestens eine Hardwarekomponente (404, 406) durch Simulation zu ersetzen ist.
9. Testsystem nach Anspruch 8, bei dem mindestens ein Simulationsrechner (219, 319, 419) oder eine Einrichtung (229) zur Simulation von Hardware zur Simulation der mindestens einen Hardwarekomponente (404, 406) ausgebildet ist.
10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzufuhren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung, insbesondere in einem Testsystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, durchgeführt wird.
11. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzufuhren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinrichtung, insbesondere in einem Testsystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, durchgeführt wird.
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