HiL-Test für Embedded-Systeme mit flexibel wählbaren Funktionen

Zu den immer wiederkehrenden Aufgaben bei der Entwicklung von Steuergeräten und Embedded-Systemen gehört ein aussagekräftiger Test der einzelnen Komponenten, lange bevor das Gesamtsystem zur Verfügung steht. Viele Firmen entwickeln daher jeweils eigene HiL-Prüfstände (Hardware in the Loop), die sich zwar in großen Teilen ähneln, an entscheidenden Stellen aber voneinander abweichen. HiL-Prüfstände lassen sich daher oft nur schlecht oder gar nicht für andere Systeme wiederverwenden.

Ähnliches gilt für Diagnosesysteme: Auch diese weisen sowohl untereinander als auch mit den Prüfständen viele Übereinstimmungen auf, unterscheiden sich aber meist gerade in den wichtigsten Eigenschaften. Um zusätzlichen Aufwand zu vermeiden, werden daher oft Werkzeuge verwendet, die entweder nicht zu 100 Prozent auf die zu diagnostizierende Einheit zugeschnitten sind, oder bei denen die vollständige Abdeckung der Diagnose- und Testanforderungen mit einem Ballast von eigentlich unnötigen Zusatzfunktionen erkauft wird. Dieser schlägt sich im Gewicht, der Komplexität und nicht zuletzt in den Kosten des Testwerkzeugs nieder.

Aus allen Funktionen nach Bedarf auswählen

Alternativ dazu bietet P+Z Engineering mit seiner neuen Geräteplattform ein universelles Testwerkzeug, mit verschiedensten Kommunikationsschnittstellen, digitalen und analogen Ein- und Ausgängen, hochauflösender Strom- und Spannungsmessung, einer anwenderorientierten Benutzeroberfläche und einer leistungsfähigen Recheneinheit in einem handlichen und robusten Gehäuse. Unterschiedliche Bedienelemente, vom farbigen grafischen Display über ein Steuerkreuz sowie diverse beleuchtete Tasten bis hin zu LEDs zur Statusanzeige, erlauben einen einfachen und nutzerfreundlichen Einsatz im Alltagsbetrieb.

Die neue P+Z-Geräteplattform erlaubt es, aus allen technischen Möglichkeiten ein Testwerkzeug für den konkreten Bedarf zu konfigurieren, das nicht mit unnötigen Funktionen überfrachtet ist.P+Z Engineering

Hauptaspekt der Plattform ist ihr modularer Aufbau: Sowohl die Hardware als auch die Software sind so konzipiert, dass der Anwender aus einem Baukasten nur die jeweils benötigten Komponenten für den spezifischen Anwendungsfall zusammenstellt. Die Basis bilden die Haupt- und HMI-Platinen, auf denen die Grundfunktionalität sowie die Benutzerschnittstelle untergebracht sind. Die projektspezifischen Hardwareanteile sind auf die Universalplatine ausgelagert. Neue Schnittstellen oder Hardwarefunktionen können so mit minimalem Aufwand integriert oder neu entwickelt werden. Platinen für die Ansteuerung und den Test von elektrischen Antrieben sind ebenso denkbar wie eine Erweiterung durch WLAN. Entsprechend kann man die Applikationssoftware oder die grafische Darstellung austauschen und dabei die Treiberschicht und die Grundfunktionalität beibehalten.

Aus dem modularen Aufbau von Hard- und Software folgt auch eine hohe Zukunftssicherheit des Systems. Verändern sich die Anforderungen oder technischen Möglichkeiten des zu prüfenden Systems, dann führt das meist auch zu modifizierten oder erweiterten Ansprüchen an die entwicklungsbegleitenden Tools. Viele Testwerkzeuge stellt das vor Probleme. Ein Anwender kann seine vorhandene P+Z-Geräteplattform auch in solchen Fällen anpassen. Er muss bei einer Funktionserweiterung kein komplett neues Gerät erwerben, sondern kann per Hard- oder Software-Update die gewünschten Funktionen nachrüsten.

Testwerkzeug, Testobjekt und Kontrollinstanz in einem

Die Plattform kann nicht nur als aktives Testwerkzeug fungieren, sondern auch stellvertretend die zu entwickelnde Komponente ersetzen oder zur Erfassung und Auswertung der Testdaten dienen.P+Z Engineering

Aufgrund ihres flexiblen Innenlebens lässt sich die Geräteplattform darüber hinaus durch Software-Anpassungen in verschiedenen Szenarien einsetzen. Beispielsweise kann sie den HiL erweitern oder sogar komplett ersetzen, um als aktives Testwerkzeug zu dienen. Sowohl die (Teil-)Simulation der Umgebung als auch die Durchführung der Testfälle werden dabei auf ihr vereint. Ebenso kann die Geräteplattform aber auch als Platzhalter oder Prototyp für die zu entwickelnde Komponente dienen. Dies ist vor allem im Anfangszeitraum von Projekten vorteilhaft, wenn einzelne Komponenten noch nicht weit genug fortgeschritten sind, um sie ins Gesamtsystem zu integrieren. Ohne die Komponenten würde sich aber die Weiterentwicklung verzögern.

Des Weiteren ist auch eine reine Beobachterfunktion möglich, in der nur Daten aufgezeichnet und ausgewertet werden, ohne das Gesamtsystem zu beeinflussen. Die Auswertung beschränkt sich dabei nicht auf die Anzeige von Werten. Durch die leistungsfähige Recheneinheit sind auch kontextbezogene Berechnungen und Interpretationen wie zum Beispiel Warnsignale realisierbar. Der verbaute ARM-Cortex-M4-Prozessor ermöglicht es – neben der Anwendung von DSP-Algorithmen – auch mehrere Applikationen parallel auszuführen, etwa um gleichzeitig eine Kommunikationsverbindung zu überwachen und die Messeingänge des Testobjekts zu simulieren.

Denkbare Anwendungen sind unter anderem der Einsatz als Datenlogger für Bussysteme, Digital- und Analogsignale, als Generator und Überwachungseinheit in der Pulsweitenmodulation (PWM), zur Simulation eines Steuergeräts oder Restbus oder auch als Sensorinterface einschließlich Auswertung der Sensordaten. Die so gewonnenen Informationen können wahlweise über die gängigen Schnittstellen wie RS232, RS485, CAN, LIN, I²C, SPI und Ethernet weitergeleitet oder per USB beziehungsweise Micro-SD-Slot direkt auf einem Speichermedium gesichert oder auf ein weiteres Gerät übertragen werden.

Ergonomisch, leicht und robust

Die Multifunktionalität der Geräteplattform erhöht zudem ihre Alltagstauglichkeit: Das gleiche Gerät, das man zunächst entwicklungsbegleitend eingesetzt hat, kann später im Praxisbetrieb zur Überwachung oder Diagnose dienen. Durch ihr geringes Gewicht, das robuste Aluminiumgehäuse und die optionale Batterie eignet sich die Plattform selbst für den Einsatz beim Kunden vor Ort, im Fahrzeug oder in einer Werkstatt. Damit stellt sie laut P+Z sowohl in der Entwicklung als auch in der Absicherung von eingebetteten Systemen ein zuverlässiges, flexibles und kompaktes Werkzeug dar.

(lei)