Datenlogger als Datenspion - HANSER automotive
Datenlogger als Datenspion - HANSER automotive
Datenlogger als Datenspion - HANSER automotive
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co.KG, München, www.hanser-<strong>automotive</strong>.de; Nicht zur Verfügung in Intranet- u.Internet-Angeboten oder elektron. Verteilern<br />
40lA UTOMOTIVE 5-6.2010l MESSEN UND TESTEN<br />
WERKZEUG FÜR FEHLERSUCHE<br />
UND FEHLERANALYSE<br />
<strong>Datenlogger</strong><br />
<strong>als</strong> <strong>Datenspion</strong><br />
Der blue PiraT <strong>Datenlogger</strong> von Telemotive<br />
wurde entwickelt, um vor allem bei hartnäckigen<br />
sporadischen Fehlern in Feldtests die zur Fehleranalyse nötigen<br />
Daten bereitzustellen. Dabei wurde den speziellen Anforderungen<br />
im automobilen Umfeld ein hoher Stellenwert zugemessen.<br />
Die wachsende Komplexität der Steuergeräte und<br />
ihrer Vernetzung sowie die Zunahme an verschiedenen<br />
Bussystemen stellen in der Automobilindustrie<br />
nicht nur eine Herausforderung an<br />
Design, Entwicklung und Produktion dar – Fehlersuche<br />
und Fehleranalyse rücken immer stärker in den Mittelpunkt<br />
und verlangen nach leistungsfähigeren Werkzeugen.<br />
Die zunehmende Leistungsfähigkeit der Fahrerassistenzsysteme<br />
und fortschreitende Integration von Multimediaund<br />
Kommunikationsanwendungen lässt sich nur durch<br />
höhere Komplexität und verstärkte Vernetzung der Steuergeräte<br />
im Fahrzeug erreichen. Dies führt automatisch zu<br />
einer höheren Fehlerrate und hohen Kosten in der Testdurchführung<br />
und Fehleranalyse. Dabei sind Labortests<br />
nicht ausreichend, da nur kundennahe Feldtests die Rahmenbedingungen<br />
nachbilden, mit denen das System nach<br />
der Auslieferung an den Kunden konfrontiert sein wird.<br />
Während solcher Feldtests prüfen die Testfahrer alle<br />
Aspekte eines Systems und berichten über eventuelles<br />
Fehlverhalten. Da die Testfahrer oft keinen tieferen Einblick<br />
in das System haben und nicht in der Lage sind die Fehler<br />
vor Ort zu analysieren, muss die Analyse nach der Testfahrt<br />
durchgeführt werden.<br />
Im Fehlerfall gibt eine Aufzeichnung der Kommunikation<br />
der Steuergeräte auf den Bussen Aufschluss, von welchem<br />
Steuergerät ein Fehler verursacht wurde. Dabei<br />
reicht es häufig nicht aus, nur einen Bustyp aufzuzeichnen,<br />
da die Kommunikation über eine Kette von Steuergeräten<br />
stattfindet. Die verschiedenen Bussysteme im Fahrzeug<br />
können sowohl <strong>als</strong> elektrischer Bus (z. B. CAN, LIN, Flex-<br />
Ray) oder optischer Ring (z. B. MOST) ausgeführt sein. Da<br />
die Ursache eines Fehlers oft lange vor dem eigentlichen<br />
Effekt liegt, ist es zudem sinnvoll eine längere Vorgeschichte<br />
der Daten zur Verfügung zu haben.<br />
Zusätzlich zum Kommunikationsverkehr zwischen den<br />
Steuergeräten sind interne Informationen der Steuergeräte<br />
wichtig. Als „Debugschnittstelle“ wird oft die altbewährte<br />
serielle Schnittstelle verwendet (z. B. RS232), aber<br />
auch USB oder Ethernet werden eingesetzt.<br />
<strong>Datenlogger</strong> blue PiraT<br />
Der blue PiraT <strong>Datenlogger</strong> der Telemotive AG übernimmt<br />
die Aufgabe, die oben genannten Daten aufzuzeichnen und<br />
click<br />
4more<br />
...im E-Paper! Im E-Paper dieser Ausgaber auf www.hanser-<strong>automotive</strong>.de (siehe Heftarchiv) finden Sie zu diesem Artikel weiterführende<br />
Informationen. Unter dem Symbol „click4more“<br />
click<br />
4more<br />
finden Sie ein Firmen-Video und eine Firmenpräsentation sowie einen Direktlink.
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co.KG, München, www.hanser-<strong>automotive</strong>.de; Nicht zur Verfügung in Intranet- u.Internet-Angeboten oder elektron. Verteilern<br />
Bild 2: Schnittstellen und Übertragung.<br />
Bild 3: Kommunikation zwischen den Steuergeräten.<br />
MESSEN UND TESTENl AUTOMOTIVE<br />
© <strong>automotive</strong><br />
5-6.2010l41<br />
zur Verfügung zu stellen. Mit Schwerpunkt auf Infotainmentsystemen<br />
besitzt er je nach Variante bis zu zehn<br />
Schnittstellen zu CAN, vier Schnittstellen zu LIN, zwei<br />
Schnittstellen zu FlexRay und eine MOST-Schnittstelle<br />
(25/150). Für die internen Debugdaten der Steuergeräte<br />
sind vier serielle Schnittstellen (Typ RS232/RS422) und bis<br />
zu vier Ethernetschnittstellen vorhanden. Die aufgezeichneten<br />
Interfaces werden im <strong>Datenlogger</strong> gespeichert und<br />
später zu einem Laptop via Ethernet übertragen.<br />
Während die Aufgabe der Aufzeichnung von Daten<br />
zunächst einfach erscheint, erweisen sich die essentiellen<br />
Qualitätsmerkmale <strong>als</strong> anspruchsvoll. Eines dieser Merkmale<br />
ist die Synchronität der Daten, ohne die die Aufzeichnungen<br />
der verschiedenen Busse nicht zeitlich verglichen<br />
werden können. Dazu befindet sich im blue PiraT<br />
eine zentrale Echtzeituhr mit 100 μs Genauigkeit. Die Aufzeichnung<br />
der Busse ist auf diese zentrale Uhr aufsynchronisiert,<br />
so dass alle aufgezeichneten Daten mit synchronen<br />
Zeitstempeln versehen werden.<br />
Eine weitere Notwendigkeit ist eine möglichst geringe<br />
Beeinflussung des Netzwerks der Steuergeräte durch den<br />
<strong>Datenlogger</strong>. Für CAN und die seriellen Schnittstellen ist<br />
dies einfach umzusetzen, da der entsprechende Transceiver<br />
die elektrischen Signale einfach abgreift und nicht maßgeblich<br />
beeinflusst, solange keine Daten gesendet werden.<br />
Auf dem optischen MOST-Bus wickeln die verfügbaren<br />
Controllerbausteine allerdings automatisch ein Busprotokoll<br />
ab, d. h. sie treten <strong>als</strong><br />
Netzwerkknoten auf und<br />
beeinflussen so das Busverhalten.<br />
Es gibt zwar<br />
eine Möglichkeit, den Controller<br />
in eine Art „Lauschmodus“,<br />
auch „Spymodus“<br />
genannt, zu versetzen,<br />
diese Möglichkeit<br />
ist aber nicht dokumentiert.<br />
Daher geht der blue<br />
PiraT einen anderen Weg –<br />
die eingehenden MOST-<br />
Signale werden direkt<br />
abgegriffen und von einer<br />
programmierbaren Logik<br />
auf der Transportschicht<br />
dekodiert. Dadurch stehen<br />
die kompletten MOST-Frames<br />
zur Verfügung, aus<br />
denen alle gewünschten<br />
Daten extrahiert werden<br />
können.<br />
Entwickelt für<br />
den Betrieb im<br />
Fahrzeug<br />
Um einen <strong>Datenlogger</strong> für<br />
Tests im Fahrzeug zu verwenden,<br />
reicht es nicht,<br />
© <strong>automotive</strong><br />
ihn einfach ins Fahrzeug<br />
einzubauen und anzuschließen.<br />
Vielmehr muss schon beim Design eines Loggers<br />
das spätere Umfeld in Betracht gezogen werden.<br />
Daher wurde der blue PiraT speziell mit Blick auf die Anforderungen<br />
in der Automobilindustrie entwickelt. Hierzu zählen<br />
neben dem Temperaturbereich, der aufgrund der<br />
Beschränkungen der Festplatte zwischen -20 °C und +70<br />
°C liegt, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), die<br />
Vibrationsresistenz und eine stabile Bauweise.<br />
Neben den Umweltbedingungen muss ein <strong>Datenlogger</strong><br />
auch mit einer eingeschränkten Stromversorgung auskommen.<br />
Beim durchgehenden Betrieb an der Autobatterie<br />
würde diese nach wenigen Tagen aufgebraucht sein.<br />
Daher steuert ein automatisches Power Management die<br />
Stromaufnahme des blue PiraT. Sobald über einen konfigurierbaren<br />
Zeitraum keine Daten mehr empfangen werden,<br />
schaltet der <strong>Datenlogger</strong> in den Standby-Zustand um.<br />
In diesem Zustand fällt die Stromaufnahme unter 1 mA, so<br />
dass die Autobatterie auch nach längerer Zeit nicht entleert<br />
wird. Sobald wieder Daten gesendet werden aktiviert das<br />
Gerät den Aufzeichnungsmodus. Dank optimierter Software<br />
ist dieser schon nach weniger <strong>als</strong> 15 ms verfügbar,<br />
wodurch Fehler, die z. B. schon beim Öffnen des Fahrzeugs<br />
mit der Funkfernbedienung passieren, dem blue PiraT nicht<br />
entgehen. Als angenehmen Nebeneffekt muss sich der<br />
Testfahrer nicht um den Betriebszustand des <strong>Datenlogger</strong>s<br />
kümmern, <strong>als</strong>o nicht manuell die Datenaufnahme starten<br />
und stoppen.
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co.KG, München, www.hanser-<strong>automotive</strong>.de; Nicht zur Verfügung in Intranet- u.Internet-Angeboten oder elektron. Verteilern<br />
42lA UTOMOTIVE 5-6.2010l MESSEN UND TESTEN<br />
Bild 4: Als Zubehör ergänzt und<br />
erweitert die Remote Control den<br />
blue PiraT <strong>Datenlogger</strong>.<br />
Eine weitere Schwierigkeit stellen kurzfristige<br />
Einbrüche der Stromversorgung dar, z. B. beim Anlassen<br />
des Motors mit schwacher Autobatterie. Gerade solche<br />
Fälle können Fehlverhalten der Steuergeräte auslösen,<br />
bei denen Daten zur Analyse notwendig sind. Um die lükkenlose<br />
Aufzeichnung der Daten sicherzustellen, wurde für<br />
den blue PiraT eine spezielle Technologie zur Überbrückun<br />
kurzer Stromunterbrechungen verwendet. Diese ermöglicht<br />
die volle Funktion des <strong>Datenlogger</strong>s bei kompletten<br />
Stromausfällen von bis zu 2 Sekunden.<br />
Der Betrieb im Fahrzeug bedeutet auch, dass der <strong>Datenlogger</strong><br />
auf längeren Fahrten im Einsatz sein kann. Daraus<br />
ergibt sich eine enorme Datenmenge, die der <strong>Datenlogger</strong><br />
verarbeiten muss. Aus diesem Grund wurde für den blue<br />
PiraT eine 40GByte große Festplatte <strong>als</strong> Datenspeicher verwendet.<br />
Sollte dieser Speicherplatz nicht ausreichen, gibt<br />
es den sogenannten Ringpuffermodus. Im Ringpuffermodus<br />
werden die ältesten Daten überschrieben, um neuen<br />
Platz zu schaffen. Dadurch sind stets die neuesten Daten<br />
verfügbar und der Benutzer muss nicht darauf achten, die<br />
Daten rechtzeitig zu löschen. Über eine Zusatzfunktion<br />
kann der Benutzer per Tastendruck wichtige Daten markieren,<br />
die dann vom Ringpuffer ausgenommen werden,<br />
d.h. nicht mehr überschrieben werden.<br />
Einfache Bedienung<br />
Da die Tester nicht immer die technischen Hintergründe<br />
des Systems kennen, ist ein problemloses Zusammenspiel<br />
zwischen Benutzer und <strong>Datenlogger</strong> wichtig. Die oben<br />
beschriebenen Fähigkeiten des Powermanagements bilden<br />
die Grundlage einer einfachen Bedienung. Der blue<br />
PiraT ist dadurch stets bereit und zeichnet Daten auf – es<br />
ist nicht nötig den Logger manuell zu starten oder anzuhalten.<br />
Die einzige Aufgabe ist die Zuordnung der Fehlermeldungen<br />
zu den aufgezeichneten Daten – hierbei unterstützt<br />
der blue PiraT durch die Möglichkeit, sogenannte Marker<br />
zu setzen. Diese sind eine entscheidende Orientierungshilfe<br />
beim Herunterladen der Daten nach der Testfahrt.<br />
Durch Druck auf eine Taste am <strong>Datenlogger</strong> oder ferngesteuert<br />
durch Auswertung von CAN-Nachrichten (z.B. ausgelöst<br />
durch das Multifunktionslenkrad) kann der Tester so<br />
spezielle Zeitpunkte markieren. Marker können auch über<br />
die Remote Control gesetzt werden. Durch ihre kompakten<br />
Abmessungen lässt sich die Remote Control<br />
in Reichweite des Fahrers platzieren.<br />
Neben dem Setzen von Markern erlaubt<br />
das Gerät die Anzeige der Busaktivität,<br />
so dass der <strong>Datenlogger</strong><br />
selbst z.B. im Kofferraum verbaut<br />
werden kann. Neben dem dimmbaren<br />
LCD-Display enthält die<br />
Remote Control eine Folientastatur<br />
mit Menüfunktionen und zehn Funktionstasten,<br />
über die Funktionserweiterungen ausgelöst<br />
werden können, wie z. B. das Senden oder die Anzeige von<br />
CAN-Nachrichten. Die Remote Control Voice unterstützt<br />
zusätzlich die Aufzeichnung von Sprachaufzeichnungen,<br />
wie z. B. Fehlerbeschreibungen.<br />
Zum Download der Daten verbindet der Tester seinen Laptop<br />
über ein Ethernetkabel mit dem <strong>Datenlogger</strong> und startet<br />
das Datenübertragungsprogramm. Über einen Mausklick<br />
wird eine Datenübersicht angezeigt, die die Zeitbereiche,<br />
in denen der <strong>Datenlogger</strong> aktiv war, zusammen mit<br />
den gesetzten Markern anzeigt und ein selektives herunterladen<br />
der Daten ermöglicht. Bei der Auswahl eines<br />
Markers lädt der blue PiraT einen einstellbaren Ausschnitt<br />
in der Nähe des Markers herunter. Die Daten werden auf<br />
dem <strong>Datenlogger</strong> in einem platzsparenden binären Format<br />
aufgezeichnet. Erst beim Übertragen der Daten auf den<br />
Laptop werden sie von diesem in die gewünschten Datenformate<br />
konvertiert. Dabei stehen sowohl Datenformate<br />
von Standard-Analysewerkzeugen (z. B. CANoe, Optolyzer)<br />
zur Verfügung, wie auch proprietäre Formate der Telemotive<br />
AG.<br />
Fazit<br />
Der blue PiraT <strong>Datenlogger</strong> der Telemotive AG trägt zur<br />
Kostensenkung im Validierungsprozeß der Steuergeräteentwicklung<br />
bei, da die Zeit zur Fehleranalyse wesentlich<br />
verkürzt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der <strong>Datenlogger</strong><br />
dem Entwickler komplette Datensätze einer Vielzahl<br />
von Bussen und Schnittstellen der Steuergeräte synchron<br />
aufzeichnet und der Fehleranalyse zur Verfügung stellt.<br />
Speziell für den Einsatz im Automobilumfeld entwickelt,<br />
operiert der <strong>Datenlogger</strong> unbemerkt im Hintergrund ohne<br />
aufwendige Bedienung durch den Testfahrer. So entlastet<br />
können sich die Testfahrer auf ihre eigentliche Aufgabe<br />
konzentrieren. Durch die Markierung der Fehlerzeitpunkte<br />
und die selektive Datenübertragung kann die Datenmenge<br />
auf die zur Analyse wesentlichen Abschnitte reduziert werden.<br />
(oe)<br />
Telemotive stellt auf der Testing Expo in Stuttgart aus.<br />
Halle 1, Stand 1158<br />
Bearbeitet nach Unterlagen der Firma Telemotive AG.<br />
Telemotive<br />
@ www.telemotive.de