Jaguar reduziert seine Entwicklungskosten mithilfe von Rapid Prototyping und Codegenerierung

Die meisten modernen Fahrzeuge sind mit mehreren Steuergeräten ausgestattet, die durch Echtzeit-Netzwerkstandards wie CAN und J1850 miteinander verbunden sind. Nachrichten, die über diese Netzwerke gesendet werden, übertragen kontinuierlich Fahrzeugdaten und Steuerungsinformationen zwischen den ECUs. Wenn Jaguar eine neue ECU von einem Lieferanten erhält, „erwartet“ diese ECU, dass sie zusammen mit anderen ECUs, die das gleiche Nachrichtenformat und Netzwerkprotokoll nutzen, in einem Fahrzeug eingebaut wird. Allerdings beginnt die Entwicklung von Systemen mit den neuen ECUs in vorhandenen Serienfahrzeugen. Dadurch entstehen Probleme mit inkompatiblen Nachrichtenformaten und Protokollen. Früher hätte Jaguar dieses Problem gelöst, indem das Unternehmen eine spezielle ECU in Auftrag gegeben hätte, welche eine „Protokollumwandlung“ zwischen einer neuen ECU und dem bestehenden Netzwerk im Serienfahrzeug durchführen sollte. Diese Aufgabe wurde an externe Code-Entwickler vergeben, was langsam und kostspielig war. Es mussten Spezifikationen an einen Anbieter übergeben werden, der die Software schrieb und dem Unternehmen den Code schickte. Durch Debugging im Fahrzeug wurden Probleme im Code ermittelt und letztendlich musste Jaguar vor der Implementierung mehrere Iterationen durchlaufen.

Jaguar benötigte einen schnelleren und kosteneffizienteren Ansatz.

Anhand der vorgeschlagenen Lösung stellte sich schnell heraus, dass das daraus entstehende System nicht nur für die Protokollumwandlung genutzt werden konnte, sondern auch als Rapid-Prototyping-System für die Implementierung und Erprobung neuer Regelungsalgorithmen oder Diagnosefunktionen. Der Umfang des Projekts wurde dementsprechend erweitert.

Für MICROGen, seine universelle ECU als Zielplattform, wählte Jaguar die komplette MathWorks Softwareumgebung basierend auf Simulink^®, Stateflow^®, Simulink Coder™ und Embedded Coder^®. Mithilfe dieser MathWorks Produkte entwickelte, simulierte und testete Jaguar Regelungsalgorithmen und generierte speziellen Code, der auf die MICROGen-Hardware heruntergeladen wurde. Im Rahmen eines typischen Projekts erstellt das Unternehmen das Regelungssystem als Blockdiagramm in Simulink und Stateflow. Für den Zugriff auf E/A wie PWM, analoge Eingänge oder CAN, die in den MPC555-Mikrocontroller integriert sind, verwendet Jaguar Blöcke, die in Embedded Coder enthalten sind. Zusätzliche, von add2 Ltd entwickelte Simulink-Blöcke ermöglichen den Zugriff auf E/A-Geräte, die nicht Teil des Freescale™ MPC555-Chips sind.

Auf diese Weise konnten die von Jaguar entwickelten Regelungsalgorithmen Signale verarbeiten, die über einen CAN- oder J1850-Bus oder direkt über Sensoreingänge empfangen wurden. Die Ausgabe des Algorithmus konnte als Bus-Nachricht übertragen oder als direkte Ansteuerung der Ausgabegeräte verwendet werden.

Weil es sich bei dem Simulink- und Stateflow-Modell um eine ausführbare Spezifikation handelte, konnten Algorithmen offline während ihrer Entwicklung simuliert und getestet werden. Nachdem ein Algorithmus in der Simulation validiert wurde, war es möglich, eine vollständige Anwendung automatisch zu generieren und auf die ECU-Hardware herunterzuladen.

Sobald der Code generiert war, luden Testingenieure die Anwendung über CAN in den RAM- oder den Flash-Speicher der Ziel-ECU herunter.

Jaguar kann das Algorithmusmodell anpassen, dokumentieren, testen und validieren und daraufhin Code für MICROGen generieren – alles innerhalb der MathWorks Umgebung. So ermöglicht beispielsweise Embedded Coder in Verbindung mit der ECU-Hardware von Jaguar die interne Durchführung bestimmter Prototypenaufgaben. Dies ermöglicht wiederum die Übergabe vollständigerer und genauerer Spezifikationen an die Zulieferer, die das tatsächliche System entwickeln. Heute verwendet Jaguar den Code mit universeller ECU-Hardware zur Unterstützung der Entwicklung von Regelungsstrategien. Zum Beispiel führte das Unternehmen während der Entwicklung von Motormanagement-Systemen (EMS – Engine Management Systems) Code auf MICROGen aus, um das Getriebesteuergerät des Fahrzeugs zu simulieren. Dies ermöglichte Tests des Motors und des EMS in mehreren Fahrzyklen. Die Zyklen wurden unter Verwendung der ECU-Hardware simuliert, um Informationen zur Getriebeposition an das EMS zu senden, das daraufhin „feststellte“, dass sich das Getriebe in einem bestimmten Gang befand. Der gewählte Gang ließ sich unkompliziert durch den Testingenieur oder durch ein automatisiertes Testverfahren steuern.