Heutige Fahrzeuge sind hochintegriert und vernetzt. Bis zu 150 ins Bordsystem eingebettete elektronische Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs) sorgen für ein komfortables und sicheres Fahrerlebnis. Zu diesen ECUs zählen unter anderem Getriebesteuergeräte, elektronische Steuergeräte für Klimaanlagen und sogar selbstaktualisierende, 5G-fähige Telematiksteuergeräte.
R&S®CompactTSVP Test System Versatile Platform auf Basis von CompactPCI und PXI
Um die Anforderungen von Funktionen wie fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystemen (ADAS: Advanced Driver Assistance System), Fahrzeug-Infotainment-Systemen, Ferndiagnose und elektrischen Antriebssträngen zu erfüllen, entwickelt sich die Fahrzeugarchitektur weiter – von verteilten Single-Core-ECUs hin zu leistungsstarken, kompakten, digitalen Multi-Core-Plattformen. CAN, LIN, FlexRayTM und Automotive Ethernet ermöglichen eine schnelle Datenkommunikation zwischen ECUs und Sensoren.
Da die meisten ECU-Funktionen sicherheitsrelevant sind, ist zu jeder Zeit und unter allen Bedingungen höchste Zuverlässigkeit gefordert. Die elektrische Integrität einer jeden Funktion muss verifiziert werden, und zwar über den gesamten Produktlebenszyklus – von der Entwicklung bis zur Produktion.
Sensorsignale müssen mit definierten Spannungen, Stromstärken und Frequenzen simuliert werden. Die Aktoren benötigen eine bestimmte Last (Widerstand), um beispielsweise den Antriebsmotor eines elektronischen Fensterhebers zu simulieren.
Verschiedene Signalgeneratoren, Analysatoren und Lasten müssen in einem effizienten, kompakten Messaufbau miteinander und mit dem Messobjekt (DUT) verbunden sein. Darüber hinaus sollte es möglich sein, das Testsystem (Module, Schnittstellen, Messobjektadapter) zu konfigurieren und – basierend auf den Testspezifikationen des Messobjekts – Testfälle für automatische Softwareprogramme zu entwickeln.
Das Testsystem sollte sich leicht an die unterschiedlichen Hardware- und Softwarekomponenten der verschiedenen Typen von ECUs anpassen lassen. Es sollte flexibel an unterschiedliche Messaufgaben anpassbar sein und zuverlässig arbeiten. Integrierte Selbsttestfunktionen und eine systemeigene Kalibrierung sind erforderlich, um die Zuverlässigkeit des Systems sicherzustellen.
Die PXI-basierte R&S®CompactTSVP Plattform ist ein automatisiertes Testsystem für automatisierte Funktionstests (FCT) und In-Circuit-Tests (ICT) in der Serienfertigung. Die R&S®CompactTSVP erfüllt all die oben genannten Anforderungen mit einer einzigen Testplattform. Das interne Signalbus-Konzept sorgt in Kombination mit mehreren internen Schaltmatrixkarten (jeweils 4 × 90) für eine zuverlässige, flexible und effiziente Signalführung zwischen Messgeräten, Schaltrelais und Messobjekt.
Damit entfällt eine kostspielige und weniger zuverlässige externe Verkabelung, und die Signalwege lassen sich deutlich einfacher verfolgen. Die R&S®CompactTSVP bietet ein System mit rückseitigen I/O-Ports für den Anschluss zusätzlicher Netzgeräte und Lasten. Die Versorgungs- und Lastleitungen werden über Hochleistungs-Schaltkarten an die Adapterschnittstellen an der Vorderseite des Geräts geführt. Auf diese Weise kann der Messaufbau einfach gehalten werden.
Eine Bibliothek mit vorkonfigurierten und nutzerdefinierbaren Signalführungsmodellen macht es einfach, komplexe Signalverbindungen zwischen Messmodulen und dem Messobjekt zu programmieren. Anwender können das Testsystem optimal an ihren Testplan anpassen und bis zu 14 Mess- und Schaltmodule flexibel konfigurieren.
Ein zweikanaliger, potenzialfreier Arbiträrfunktionsgenerator, der nur einen Steckplatz belegt, simuliert Sensorsignale oder generiert Takt- oder gepulste Signale zum Testen von Analog-/Digital-Wandlern und Frequenz-/Spannungswandlern (f/U-Wandler). Die galvanisch getrennten Ausgänge ermöglichen die direkte Generierung differenzieller Signale. Auf der Aktorenseite überwacht ein achtkanaliger, potenzialfreier Signalanalysator, der ebenfalls nur einen Steckplatz belegt, die dynamische Stromaufnahme (Pulse) über einen Shunt-Widerstand. Die potenzialfreien Eingänge sind zwingend notwendig, um den Shunt direkt anzuschließen und so einen erweiterten Messbereich und damit eine hohe Stromauflösung zu erzielen.
Das Multimetermodul (R&S®TS-PSAM) deckt sämtliche Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessungen für Funktionstests und In-Circuit-Tests ab. Das interne Bussystem verbindet für Stromstärkemessungen jeden Stromstärkesensor auf den Schaltkarten mit dem R&S®TS-PSAM.
Interne und externe Lasten werden mit den jeweiligen Steuersignalen verschaltet, um die von der ECU gesendeten Aktorensignale zu testen. Schaltkarten für hohe Ströme von 2 A bis 50 A mit integrierter Stromstärkemessung schalten externe Lasten von der Rückseite der R&S®CompactTSVP zur Frontseite durch. Damit ergibt sich ein übersichtlicher und effizienter Messaufbau.
Um eine hohe Zuverlässigkeit sicherzustellen, bietet das Testsystem integrierte Selbsttestfunktionen und systemeigene Kalibrierroutinen. Der Selbsttest misst die Kontaktwiderstände aller Schaltkarten ohne zusätzliche Verkabelung oder spezielle Anpassung.
Die systemeigene Kalibrierfunktion erlaubt die Kalibrierung aller Messmodule im Gehäuse der R&S®CompactTSVP mittels eines externen Multimeters.
Der Kern eines jeden Testsystems ist die Software, die alle erforderlichen Tests in der Produktion automatisch ausführt. Dank des offenen Softwarekonzepts lassen sich alle gängigen Programmiersprachen wie C, C#, LabWindows/CVI und die Testmanagementsoftware TestStand für eine einfache Integration in bestehende Testsystemsoftware nutzen.
Sämtliche Softwarekomponenten wie die Bedienoberfläche für die installierten R&S®CompactTSVP-Module, die Gerätetreiber, Selbsttestfunktionen und die systemeigene Kalibrierung und In-Circuit-Tests mit Debugger und automatischem Testgenerator sind in der generischen Testsoftwarebibliothek R&S®GTSL enthalten und erfordern keine Softwarelizenz.
Die Messmodule für Funktionstests können auch für In-Circuit-Tests verwendet werden – das spart Investitionskosten. Eine spezielle Version der Mass-Interconnect-Schnittstelle (Massenverbindungsschnittstelle) von Virginia Panel Corporation lässt sich direkt mit dem Gehäuse und den Modulen der R&S®CompactTSVP ohne jegliche Schnittstellenverkabelung verbinden. Damit werden hochzuverlässige Signalverbindungen ohne Einbußen bei der Signalqualität sichergestellt.
ECU-Tests mit R&S®CompactTSVP
R&S®CompactTSVP – modulare und kompakte Testlösung für ICT-, FCT- und JTAG/Boundary-Scan-Tests für Automotive-ECUs
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