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System Test mit miniHIL

Hardware-in-the-loop Testing

Hardware-in-the-Loop-Tests

Hardware-in-the-Loop (HIL) ist eine Technik, die zum Testen komplexer eingebetteter Echtzeit-Systeme eingesetzt wird. Das Testen von eingebetteten Steuerungssystemen in der Praxis kann komplex, teuer und riskant sein. Mit der HIL-Simulation können Ingenieure eingebettete Systeme effizient in einer virtuellen Umgebung testen. Ein HIL-System muss Sensoren und Aktoren emulieren, um das zu testende System mit der Umgebung zu verbinden. Die Hauptvorteile der HIL-Prüfung sind:

  1. Verkürzung der Markteinführungszeit (Time-to-Market)
    Ein Großteil des Tests des Steuergeräts kann beispielsweise vor der Verfügbarkeit eines mechanischen Motors abgeschlossen werden.
  2. Verbesserung der Prüfqualität
    Fehlerzustände können dokumentiert und leicht wiederholt werden.
  3. Verbesserte Sicherheit und Normenkonformität
    Nach ISO 26262 spielt die Simulation für die Validierung des Systemverhaltens eine entscheidende Rolle und die Simulation auf allen Ebenen wird empfohlen.
  4. Kostensenkung
    Aufbau und die Erprobung von HIL-Systemen kann drastisch günstiger sein als das Testen (und vielleicht auch Beschädigen) von realen Systemen.

Da die HIL-Tests es ermöglichten, Probleme frühzeitig zu erkennen, sinken die Kosten für deren Behebung erheblich. Vollständige HIL-Systeme können jedoch komplex und teuer sein. Hitex hat in Zusammenarbeit mit Protos ein kostengünstiges System für automatisierte Tests entwickelt.

 

Das System eignet sich insbesondere für folgende Bereiche

Anwendungsfälle:

  • Entwicklungsbegleitender HIL-Test für Mikrocontrollersysteme
  • HAL-Test (hardware abstraction layer)
  • Treibertest
  • MCAL-Test

Umgebungssimulation:

  • Gerätesimulation (z.B. Flash, RAM, Gate-Treiber)
  • Interface-Simulation (z.B. SPI, I2C, UART, analog, digital)
  • Sensorsimulation
  • Batteriesimulation und Batteriemanagement

Bussimulation:

  • Test von CAN-Bus-Protokollen
  • Test von LIN-Bus-Protokollen
  • Test von TCP/IP-Busprotokollen
  • Test von UART-Busprotokollen
  • Test von XCP-Bus-Protokollen
  • Test von kundenspezifischen Protokollen

Test und Simulation für Motorsteuerungssoftware:

  • BLDC- und DC-Motorsteuerung
  • Universelle Motorsteuerung
  • Sensorlose Steuerung mit Single-Shunt und Dual-Shunt
  • Motorsteuerung mit Sensoren (Hall- und Angle-Sensoren)

Beschreibung des Testsystems

Für die Abstimmung und den Test der zu testenden Hardware steht eine Testhardware (miniHIL) zur Verfügung. Das zu prüfende Gerät (Prüfling) wird an die miniHIL angeschlossen. Für die miniHIL steht eine Vielzahl von Target-Adaptern für verschiedene Mikrocontroller zur Verfügung. Natürlich kann auch proprietäre Hardware über kundenspezifische Adapter angeschlossen werden. Hitex kann Sie beim Design und der Entwicklung von speziellen Interface-Boards unterstützen.

 

Die miniHIL-Basis ist mit einem leistungsfähigen Mikrocontroller ausgestattet, der die Simulation in Echtzeit mit den oben genannten Simulationen und Protokollen durchführt. Für besonders echtzeitkritische Signale (z.B. SPI-Slave) steht optional eine FPGA-Karte zur Verfügung.

Eine umfassende Testsuite steuert die miniHIL. Die Testsoftware stellt die Hardwaresignale in Form von modellbasierten Blöcken zur Verfügung. Die gesamte Testumgebung wird in einer grafischen Umgebung definiert. Für jedes PIN der miniHIL gibt es im Modell einen Port mit Protokoll, auf den der Testersteller bequem zugreifen kann. Um die Tests zu erstellen, stehen State-Machines zur Verfügung.

In komplexe Systeme wie Motorsimulationen können Simulink-Modelle integriert werden. Diese Modelle werden über die CaGe-Testsprache gesteuert. CaGe ermöglicht die Definition von Testsuiten, Testsequenzen und Testschritten. Ist der komplette Testaufbau definiert, kann der Code für das Testsystem automatisch generiert und in die miniHIL geladen werden.

Die Tests können dann gezielt aus der Testumgebung heraus oder vollautomatisch durchgeführt werden. Die Testergebnisse werden protokolliert.

     

    Verfügbare Systemkomponenten:

    Software:

    • miniHIL-Softwarelizenz für Tester (zur Durchführung von Tests)
    • miniHIL Softwarelizenz für Entwickler (zur Erstellung von Testfällen und Szenarien)
    • miniHIL Software "continuous integration" Serverlizenz
    • miniHIL Software Zieladapter-Lizenz

    Hardware:

    • miniHIL Basis-Testplatine
    • miniHIL FPGA Erweiterungsplatine
    • miniHIL-Zieladapter für eine Vielzahl von Steuerungen

    Dienstleistungen:

    • Entwicklung eines speziellen Zieladapters
    • Aufbau eines kompletten Testaufbaus für kundenspezifische Hardware
    • Durchführung von Systemtests
    • Entwicklung kundenspezifischer Protokolle
    • Entwicklung einer kundenspezifischen Simulation
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