Aktuelle Herausforderungen und Trends bei der Entwicklung ... · TestWeaver instruments:...

Aktuelle Herausforderungen und Trends bei der Entwicklung komplexer Mechatronik

A. Junghanns, QTronic GmbH, Berlin

28.9.2011, Verifysoft

28.09.2011 Aktuelle Herausforderungen und Trends bei der Entwicklung komplexer Mechatronic 2

Gegründet 2006 als Ausgründung von Daimler R&D

Die Gründer haben mehr als 45 gemeinsame Jahre Industrieerfahrung

Produkte- Silver: virtuelle ECU (SiL)- TestWeaver: Systemtest und Validierung

Büros in - Berlin - Stuttgart - Cluj (Rumänien)

Firmenprofile

QTronic in Berlin

QTronic: Experte für Simulations-basierte Entwicklung,Methoden, Werkzeuge und Dienstleistungen


Führt zu: Mehr Software (mehr Fehler) Mehr Teile/Sensoren (mehr Fehler) Mehr Ingenieure (mehr

Kommunikationsbedarf) Mehr Ingenieursdisziplinen (mehr

Missverständnisse) Mehr Zulieferer (mehr

Informationsengpässe) Weniger Zeit (TTM) und weniger Geld

Markt Situation:Neue Produkte werden immer komplexer

Warum: OEM und Produkte unterliegen erhöhtem Druck durch: Gesetzgeber: Zusätzliche Gesetze

und Regularienz.B. Abgase und Crash-Verhalten

Kunde: Mehr Effizienz und Komfortz.B. l/km vs. Größe, Gewicht und Funktion der Produkte, Verfügbarkeit und Sicherheit (graceful degradation)

Mehr (internationalen) Wettbewerb

Firmen werden durch rasant steigende Komplexität in Prozessen und Produkten herausgefordert

Ingenieure werden beim Test komplexer Systeme herausgefordert

Beispiele für Probleme: A380, Galileo, Fzg-Rückrufaktionen, Neigetechnik...


Mehr Software – na und?

Quelle: Vortrag von Hans Adlkofer, Infineon, 2009

Weiter steigende Komplexitätvon Steuergeräten:Software ist die einfachste (?) Art,Komplexität zu erhöhen

Wie validieren und testen?- Mehr Tests mit Prototypen?- Mehr Testskripte?

Das skaliert aber nicht,Software wächst schneller:Besserer Testprozess nötig


Test Weaver: Intelligenter Testfall-Generator

Idee• intelligentes Generieren von 1000en verschiedenen Nutzungs- und Fehlerszenarien • Aktiver Versuch: - zur Maximierung der Zustandsabdeckung - das System in “schwierige” Situationen zu treiben

Nutzen • hohe Testabdeckung • geringer Spezifikationsaufwand

Test = Spiel gegen das (simulierte) System


Strategie für Test-Generierung

controlinput

fault

Test WeaverTest Weaver

state

alarm

software-in-the loop

vehicle model

ECUC code

inputs u outputs y

ErreichterZustand

AlarmZustand

Diskretisierter Zustandsraum

testreport

stateDB

y

u

ZieleFehler:Suboptimale Testsverschlimmern um Fehler zu provozieren

Abdeckung:Treibe das System in neue, noch nicht gesehene Zustände

ZieleFehler:Suboptimale Testsverschlimmern um Fehler zu provozieren

Abdeckung:Treibe das System in neue, noch nicht gesehene Zustände


TestWeaver - Test Generation Strategy

root

input a

ok

input b

alarm !fault 1

fault 2

input a

input b

input

a

input b

input c

time

t0


TestWeaver instruments: MATLAB/Simulink


Test Weaver: Ergebnisanalyse

Overview report for all scenarios

Detailed reports forindividual scenarios

Replay, plot, debug


Beispiel: Verletzung von Integer-Intervallen

source: Schaich, Breitinger, Tatar,Automated test of the AMG DCT Speedshift control software. 9th International CTI Symposium Innovative Automotive Transmissions, Berlin, 1 - 2.12.2010.


Beispiel: Problem gefunden und behoben

Oszillation des Zielganges- gefunden mit TestWeaver- “Nachgefahren”

Oszillation des Zielganges- gefunden mit TestWeaver- “Nachgefahren”

Verbesserte Steuerungs-Software- Regressiontests gefunden- Problem gelöst

Verbesserte Steuerungs-Software- Regressiontests gefunden- Problem gelöst


TestWeaver für dSPACE HiL

CAN, XCP, UDS CANape- measure during replay

TestWeaver for HiL

ExperimentSpecification

Python test

r/w fault codesr/w EEPROM (adapt. data)

measurecalibrate

generated test cases run in real-timeaccurate timing on a milli sec scalehost PC

generate testrun each testand record result

TestReport

recordedtest

results


TestWeaver ermöglicht: weniger blinde Flecken beim Test Größenordnungen mehr Tests Weniger Testspezifikation Weniger Wartung von Testfällen Jede Testbedingung wird in jeder

Simulation zu jedem Zeitpunkt geprüftim Gegensatz zu Testskripten wo oft nur eine Bedingung am Ende getestet wird

TestWeaver validiert Systemeigenschaften

TestWeaver “spielt” gegen System: Egal ob MiL/SiL/HiL Nutzer muss nur definieren welche:

- Eingänge verändert werden und- Bedingungen getestet werden

TestWeaver generiert, führt aus und bewerten dann autonom tausende von verschiedenen Testfällen

Ziel: hohe Testabdeckung und schlimmste Spezifikationsabdeckung finden ohne zusätzlichen Aufwand

TestWeaver simuliert das zu testende System geduldig tausende male autonom und intelligent um Verletzungen der Spezifikation zu finden.

http://qtronic.de/en/weaver.html


Typen von Test Plattformen

Virtuelle Strecke

Echte Strecke

Virtuelle ECU Echte ECU

HiLSiL

Rapid ControlPrototyping

Prototyp

ZeitigPreiswertViele

SpätTeuerWenige

ZeitigPreiswertViele

SpätTeuerWenige


State-of-the-Art Embedded Development, Yesterday

C-Sources hex

Flashing

Function Development

Traditional Tool Chain to ECU

FunctionDeveloper

Targetcompilation(Tasking)

Prototype Testing

Flashing

Debugging/Change Requests


State-of-the-Art Embedded Development, Today

ControlModels C-SourcesC-Code

Generation(TargetLink)

hex

a2lpar/dcm

DataDictionary

Flashing


FunctionDeveloper


Version Selection

Modeling(Simulink/TargetLink)

FunctionDeveloperFunction

Developer

Application

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

HiL and Prototype Testing

Debugging/Change Request

TestEngineer

TestEngineer

TestEngineer

Flashing


State-of-the-Art Embedded Development, Tomorrow?

reusableSWC

SW Component

C-Sources hex

a2lpar/dcm

DataDictionary

Flashing


FunctionDeveloper


Version Selection

Modeling(Simulink/TargetLink)

FunctionDeveloperFunction

Developer

Application

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

ApplicationEngineer

HiL and Prototype Testing

FlashingDebugging/Change Request

TestEngineer

TestEngineer

TestEngineer

RTEGeneration

Systembuilding


Entwicklung von Steuergeräte-Software

Control SW

HiL TestsPrototypeTests

Entwicklung mit● C/C++, Simulink, TL, ...

Low-LevelOSEK

A2L


Control SW SimulationModel

Control SW

HiL TestsPrototypeTests

Simulation z.B.● Modelica, Simulink, ...

Adapterfastfeedback

SiL Tests

Virt

ual

Inte

grat

ion

Low-LevelOSEK

A2L

S i l v e rS i l v e r

Entwicklung von Steuergeräte-Software

Entwicklung mit● C/C++, Simulink, TL, ...


Silver

Grafische Nutzeroberfläche:• Interaktion des Nutzers mit simuliertem Auto:

Bremse, Gas, Lenkung,...• Beobachtung und Analyse mittels:

Plotter, Breakpoints, Scripten, Datei in/out, ...

SiL Umgebung● Simulation: Silver (QTronic)● Messen: Canape (Vector)● Debuggen: Visual Studio (Microsoft) ● Automat. Test: TestWeaver (QTronic)● Code Abdeckung: CTC++ (Verifysoft)

Silverconfigurable GUI


Silver

ECU Software als DLL:• „Vollständige“ ECU Software (ohne BS)•Rahmensoftware emuliert durch Wrapper• A2L mit Adressinformation adaptiert für DLL• Parameterwerte „geflushed“ zu Beginn



adapter

Virtual ECUcontrol software tasks

fix-point C code one function per task

DBCA2LPARDCMHEX

sched-uler

to runtasks CAN

flashscalerangecheck

IOdriver

toHW


Silver

Canape/INCA via XCP:• Virtuelles Messen mittels XCP via TCP/IP•Ohne Bandbreitenbeschränkung (kein CAN)•Online Kalibrieren von Parametern


Silverconfigurable GUI XCP

measurement and calibration with CANape/INCA

TCP/ IP

adapter



DBCA2LPARDCMHEX

sched-uler

to runtasks CAN


IOdriver

toHW


Silver

Abspielen und Analyse:• Abspielen von Daten aus dem Feld für Analyse• Aufnahme von Szenarios zum Versenden


Silverconfigurable GUI XCP


TCP/ IP

readerwriter

adapter



DBCA2LPARDCMHEX

MDFCSV

sched-uler

to runtasks CAN


IOdriver

toHW


Silver

Hardware (Simulation) DLL:• Simuliertes Fahrzeug, Motor und Getriebe•Oft: Modelica mit Dymola oder SimulationX• Auch: AMESim, Simpack, Simulink...



Modelica with Dymola/SimulationX

XCP


TCP/ IP

readerwriter

car model DLL or FMU

adapter



DBCA2LPARDCMHEX

MDFCSV

S-function

.mexw32

MATLAB/Simulink

sched-uler

to runtasks CAN


IOdriver

toHW


Silver

Rapid Prototyping:• ECU-SW läuft auf PC und triebt Endstufen in der

ECU• SW-Änderungen können in weniger als 10

Minuten “erfahren” werden



XCP


TCP/ IP

readerwriter


adapter



DBCA2LPARDCMHEX

CAN

rapid prototyping

DBC

MDFCSV


S-function

.mexw32

MATLAB/Simulink

sched-uler

to runtasks CAN


IOdriver

toHW


Silver

Scripten mit Python:• Automatisierung häufiger Prozeduren,

e. g. Motorstart, “Einlernen”




XCP


TCP/ IP

pythonscripting

readerwriter

test and adapt


adapter



DBCA2LPARDCMHEX

CAN

rapid prototyping

DBC

MDFCSV

S-function

.mexw32

MATLAB/Simulink

sched-uler

to runtasks CAN


IOdriver

toHW


Silver

Debuggen mit Visual Studio:• stopp Simulation zu jeder Zeit• Visual Studio Debugger an Silver ankoppeln• Zeile-für-Zeile debuggen in Quellkode-

Debuggern




XCP


TCP/ IP

pythonscripting

readerwriter

MS VisualStudio

attach to process

test and adapt

debug


sched-uler

to runtasks

adapter



PDB

DBC

CAN

rapid prototyping

DBC

MDFCSV

IOdriver

toHW

S-function

.mexw32

MATLAB/Simulink

A2LPARDCMHEX

CAN



Debuggen einer Div0 Ausnahme


Für jedes durch TestWeaver gefundene Problem gibt es mindestens ein reproduzierbares Beispiel!

Für jedes durch TestWeaver gefundene Problem gibt es mindestens ein reproduzierbares Beispiel!

TestWeaver testet: Korrektheit und Qualität

● Laufzeit-Fehler:Division durch Null, Stacküberlauf...

● A2L Intervallprüfung:tausender Steuergerätesignale

● Qualität:z.B. max/avg Schaltzeiten

● Bauteilbelastungen:Überhitzung, Überdehzahlen...

● Zustandsüberwachung:hunderte Signale und viele Fehlereinträge

● Oszillationen und unerwartete Regelungsaktionen:falsche Fehlerdiagnose und/oder Fehlerreaktion

● Code-Abdeckung und Systemzustandsabdeckung


DCT Steuergeräte Software in Silver


Silver ermöglicht: Austausch v. Information/Ergebnissen Nicht-Spezialisten können Simulation

ohne Simulation-Software nutzen Schutz von IP Systemverhalten auf dem Laptop

jedes Ingenieurs (Parallele Entw.) Extrem kurze Änderungs-

Validierungs-Zyklen (nur Minuten!) Ingenieure erfahren sofort Ihre

Änderungen im Systemkontext

Silver verbindet Ingenieure

Silver: Virtueller Prototyp: Auf Standard-Windows-PC Verbindet virtuelle Steuerung und

virtuelles Streckenmodell Kompilierte Verhaltensmodelle aus

vielen verschiedenen Werkzeugen ohne Quellen

Erlaubt Effiziente und intuitive Definition der Kommunikation

Erlaubt dem Nutzer das Erfahren des virtuellen Prototyps

Silver ist eine Infrastruktur um Verhalten auszutauschen. Silver erlaubt Ingenieuren schnell zu verstehen, wie Änderungen an ihren Komponenten das Systemverhalten beeinflusst. Am Schreibtisch.

http://qtronic.de/en/silver.html


Silver & Test Weaver bei AMG

AMG SPEEDSHIFT MCT7-Gang Getriebe● Am Markt seit April 2008 ● ECU Software getestet mit

Silver und Test Weaver● Jede Software Release:

24h Testlauf parallel auf mehreren PCs● Tausende Schaltungen

generiert und analysiert

SL63 AMG with SPEEDSHIFT MCT

Details in: ATZelektronik, 6/2009in Deutsch and Englisch


Silver & TestWeaver bei Mercedes-Benz

Details in:Model-based Development of a Dual-Clutch Transmission using Rapid Prototyping and SiLProceedings of: "Getriebe in Fahrzeugen 2009", Friedrichshafen 30.06.-01.07.2009.

Doppelkupplungsgetriebe von Mercedes-Benz● ECU Softwaretest mit

Silver und Test Weaver● Jeder Software-Release:

24h Testlauf parallel auf mehreren PCs

● Tausende Schaltungengeneriert und analysiert

● code coverage gemessen mit CTC++


Seitenwind-Stabilisierungs-Funktion

Seitenwind Stabilisierung Funktion exportiert aus

Simulink Co-Simuliert mit Mercedes

In-House Fahrzeugmodell, Wind- und Straßenmodell in Silver

Test der Stabilisierungs-Funktion mit Test Weaver

Generiert und analysiert 100.000 verschiedene Fahrmanöver, jedes 45 Sek.

Innerhalb von 3 Wochen

details in: IFAC Symposium Advances in Automotive Control 2010, 12-14 July 2010, Munich, Germany


Silver & TestWeaver für LKW Bremssystem

Brake Blendig Funktion 2008 for Haldex Zusammen mit Modelon AB Co-Simulation Dymola und

Simulink mit Silver Test der Bremssystem-SW

mit Test Weaver Tausende von

Fahrmanövern generiert und klassifiziert

details in: 9th International Symposium on Advanced Vehicle Control (AVEC2008), Kobe, Japan, 6. - 9.10.2008


DCT Entwicklung 2009, GIF, Alsdorf Test der TCU Steuerungs-

Software mit Test Weaver Integriert in den Simulink

Entwicklungsprozess Datenbank mit 20.000

Testfällen generiert Regressionsdatenbank

erstellt

TestWeaver für Doppelkupplungsgetriebe

details in: N. Papakonstantinou, S. Klinger, M. Tatar: Test-driven Development of DCT Control Software. 8th International CTI Symposium Innovative Automotive Transmissions, Berlin, 1 - 2.12.2009.


DCT Speedshift für AMG SLS

details in: Hart, Schaich, Breitinger, Tatar: Automated test of the AMG DCT Speedshift control software. 9th International CTI Symposium Innovative Automotive Transmissions, Berlin, 1 - 2.12.2010.

AMG DCT SPEEDSHIFT7-Gang Automat● ECU-SW mit Silver und

TestWeaver getestet● Jeder SW Zyklus:

24h Test parallel auf mehreren PCs

● Tausende Schaltungen generiert und analysiert


Kunden 2011

Aktuelle Herausforderungen und Trends bei der Entwicklung ... · TestWeaver instruments:...

Documents

Transcript of Aktuelle Herausforderungen und Trends bei der Entwicklung ... · TestWeaver instruments:...