Aceleración del desarrollo de sensores con creación rápida de prototipos

Aceleración del desarrollo de sensores con creación rápida de prototipos

Antes de que los OEM automotrices compren un nuevo sistema de sensor, quieren ver un prototipo en tiempo real del sensor funcionando en un entorno de vehículo para evaluar su rendimiento y modificar potencialmente sus especificaciones. Por ejemplo, Hella (una empresa proveedora de sistemas y componentes electrónicos y de iluminación) a menudo necesita demostrar una versión temprana de sensores, que generalmente incorporan algoritmos y lógica implementada en un FPGA o microprocesador. Para cumplir con este requisito, los ingenieros de Hella utilizan una plataforma personalizada de creación de prototipos de control rápido y un diseño basado en modelos para construir prototipos en tiempo real de nuevos diseños al principio del proceso de desarrollo. El prototipo en tiempo real (conocido en Hella como muestra A) sirve tanto como prueba de concepto como especificación viva durante todo el desarrollo.

En lugar de esperar hasta dos años para una implementación de ASIC, pueden producir una muestra A que incorpore alrededor del 80 % de la funcionalidad del producto final en unos pocos meses. La muestra A permite trabajar con el OEM en las primeras etapas del desarrollo para refinar la funcionalidad del sensor y evaluar el tamaño del código, la partición de módulos y los requisitos de hardware. Los grupos de prueba utilizan la muestra A para configurar el entorno de prueba y las suites de prueba para que la prueba pueda comenzar tan pronto como esté lista una muestra de producción, implementada como un ASIC o en un microprocesador.

Creación de un entorno de creación de prototipos flexible

Los ingenieros de Hella construyeron el Hella Vehicle Components GmbH Prototipos de control rápido (HFK RCP) unidad porque las alternativas disponibles comercialmente carecen de la flexibilidad que necesitan. La mayoría de los sistemas de creación de prototipos comerciales solo admitensoftware de la ECUdesarrollo, pero un diseño de sensor también puede incluir código VHDL y componentes electrónicos discretos. Una segunda limitación de un sistema comercial es el conjunto fijo de interfaces que proporciona. En Hella, deben admitir una amplia gama de protocolos de comunicación y hardware de interfaz, incluidos SPI, I2C, LIN, XCP, CAN y SENT.

Con el diseño basado en modelos y el entorno de creación de prototipos personalizados, pueden agregar nuevas interfaces, protocolos y capacidades según sea necesario. Hella puede apuntar a microprocesadores y FPGA a medida que desarrollan especificaciones y utilizan el entorno de creación de prototipos para ampliar o mejorar los algoritmos ya implementados en un procesador de producción.



De los requisitos al diseño

El proceso de desarrollo de Hella, que sigue el modelo V, consta de cinco pasos principales: análisis de requisitos, diseño de algoritmos, generación de código de producción, verificación de código y pruebas. En la fase de análisis de requisitos, los ingenieros de sistemas de Hella trabajan con el cliente para definir los requisitos del sistema en IBMRational DOORS . Luego crean un modelo inicial del diseño en Simulink (Figura 1).

Utilizan Simulink Verification and Validation para asignar los requisitos de DOORS a los elementos del modelo, lo que permite la trazabilidad bidireccional de los requisitos.

Al crear el modelo, utilizan Model Advisor para asegurarse de que se adhieren a las pautas de modelado de algoritmos de la Junta Asesora Automotriz de MathWorks (MAAB). . También incluyen comprobaciones de Model Advisor basadas en las directrices desarrolladas internamente.

Para la verificación funcional temprana del diseño de punto flotante inicial, los ingenieros ejecutan simulaciones en Simulink, estimulando el modelo con datos de prueba recopilados de un sensor similar o generados con un bloque de Simulink. Después de estas pruebas de modelo en el ciclo, los informes de cobertura del modelo creados con Simulink Verification and Validation se evalúan para identificar elementos no probados en el modelo, actualizando las pruebas según sea necesario para aumentar la cobertura.

En preparación para las pruebas en la plataforma de creación rápida de prototipos, modelan la interfaz de comunicación que permitirá que los algoritmos del sensor se ejecuten en un vehículo. Trabajando con los consultores de MathWorks, Hella ha desarrollado un conjunto de bloques de redes de interconexión local (LIN) para Simulink, que les ha permitido ampliar las capacidades del sistema de creación de prototipos para admitir LIN.

Del modelo al prototipo

Después de una revisión interna del diseño del modelo, trasladan el diseño a la unidad HFK RCP (Figura 2). HFK RCP admite una amplia gama de configuraciones de diseño con un conjunto estandarizado de componentes que incluyen el microprocesador C2000 de TI, un FPGA de Xilinx y conectores para buses y sensores automotrices, así como un área para componentes electrónicos discretos.

Para los diseños destinados a un microprocesador, los ingenieros de Hella SW utilizan Embedded Coder para generar código a partir del modelo de Simulink e implementarlo en el procesador TI C2000 en la unidad HFK RCP. Si todo o parte del diseño requiere una FPGA, utilizan HDL Coder para generar código VHDL a partir del modelo para su implementación en la FPGA de Xilinx.

2014 The MathWorks, Inc. MATLAB y Simulink son marcas comerciales registradas de The MathWorks, Inc. Consulte www.mathworks.com/trademarks para obtener una lista de marcas comerciales adicionales. Otros nombres de productos o marcas pueden ser marcas comerciales o marcas comerciales registradas de sus respectivos propietarios.

Este artículo ha sido reimpreso con permiso de MathWorks y Hella

Opinión de Romain:

Esta forma de trabajar permite la detección temprana de problemas y la optimización de campañas de prueba, lo que significa grandes ahorros. ¿Cree que esta metodología se aplica sistemáticamente? ¿Hay scripts de preprocesamiento y posprocesamiento junto con esta herramienta de diseño basado en modelos para facilitar el trabajo de los ingenieros? ¿Cómo manejan el trabajo colaborativo en Hella? ¿Qué pasa con la gestión de configuración de modelos y datos?