レストバスシミュレーションの基礎

本記事では、一般的なレストバスシミュレーションアプリケーションおよび戦略に使用できるいくつかのNIハードウェアおよびソフトウェアツールをしばしば取り上げています。 これらのツールは、レストバスシミュレーションに必要な機能を実現するのに役立ち、アプリケーション固有の構成に必要な時間を大幅に削減できます。

• NI-XNET CAN、LIN、FlexRayインタフェース:バストラフィックを送受信するための高性能CAN、LIN、FlexRayインタフェース。
• NI VeriStand:リアルタイムテストアプリケーションをより効率的に実行するためのすぐに使える強力なソフトウェアツール。
• NI VeriStand刺激プロファイルエディタ:リアルタイムテストスクリプトと、意思決定、マルチタスク処理、複雑な数学関数を含む高度なリアルタイムシーケンスを作成するためのツール。

レストバスシミュレーションを使用してさまざまなアプリケーションやタスクを実行できますが、そのほとんどは8つの異なるテクニックと、いくつかの方法で使用できる基本的な構成要素から派生しています。本記事の残りの部分では、これらの8つのタスクについて詳しく説明し、上記のツールを使用してこれらを実装する方法について説明します。

1.実際のECUとシミュレーションECUの切り替え

前述のように、レストバスシミュレーションを使用して、車載ネットワークの全体または一部をシミュレーションできます。このため、これらのタイプのアプリケーションで求められる機能は、シミュレーションされたECUを実際のECU (またはその逆) に簡単に置き換えて、ネットワーク全体のさまざまな部分をシミュレートできる機能です。多数のECUが同じネットワーク上で通信できるため、現実からシミュレーション、またはシミュレーションから現実への移行は、可能な限り簡単かつシームレスである必要があります。

^{図1:NI VeriStandとNI-XNETインタフェースを使用すると、現実のECUのシミュレーションと現実のECUのバス上への配置をすばやく切り替えることができる。}

NI-XNET車両バスインタフェースとNI VeriStandは、このタスクを簡単に実行するのに役立ちます。バス上の特定のトラフィックに対してトリガの無効化と有効化を設定することで、ネットワーク通信の送信あり/送信なしを簡単に切り替えて、ECUをシミュレーションしたり、ネットワーク上に現実のECUを配置することができます。この手法は、シミュレーションする通信の量に応じて、CAN、LIN、またはFlexRayポート全体に適用することも、一度に1つのフレームのみに適用することもできます。

2.ネットワークシミュレーションモデルのインポート

NI VeriStandを使用して、さまざまなモデリング環境とプログラミング言語のモデルを操作できます。サポートされている任意のモデリング環境で作成されたコンパイル済みモデルだけでなく、The MathWorks, Inc.のSimulink®¹ソフトウェアを使用して作成されたコンパイルされていないモデル (.mdlファイル) を実行できます。その後、これらのモデルの入力ポートと出力ポートをNI-XNETデバイスの受信メッセージまたは送信メッセージにマッピングできます。 

^{図2:正弦波モデルの例は、ネットワーク通信用にNI VeriStandにインポートされている。}

[1] Simulink®はThe MathWorks, Inc.の登録商標です。

3.カスタムネットワーク通信のスクリプト作成

ネットワーク通信用のモデルを使用する以外に、特定のタスクを実行するためのネットワーク通信用のカスタムスクリプトを作成する必要がある場合があります。必要なレートで周期的メッセージを送信するのとは異なり、スクリプトではしばしば特定のパターンまたはプロファイルをバスに送信する必要があります。NI VeriStand刺激プロファイルエディタを使用すると、既知の刺激に対するECUの応答をテストするために、ネットワーク通信の必要なプロファイルをバスに送信する特定のプロファイルおよびシーケンスを作成できます。

^{図3:NI VeriStand刺激プロファイルエディタを使用して、ネットワーク通信用の刺激プロファイルを作成する。}

4.メッセージ伝送キューイング

特定のメッセージまたは一連のメッセージのプロファイルを作成するのとは対照的に、メッセージ伝送キューイングではしばしば、送信されるさまざまなネットワークメッセージの特定の順序と、それぞれのメッセージのトリガを設定する必要があります。NI VeriStand刺激プロファイルエディタをこの目的に使用することもできます。カスタムスクリプト作成と同じツールと環境を使用して、ネットワークメッセージを特定の順序でキューに入れ、フレームごとに伝送トリガを構成することができます。必要なキューイングが周期的なメッセージを希望のレートで送信することだけである場合は、NI VeriStand System Explorerでこれを構成し、FIBEXや.DBCファイルなどのネットワークデータベースからメッセージを自動的にインポートできます。

^{図4:NI VeriStand環境を使用して、ネットワークデータベースを自動的に解析し、周期的フレームの伝送を構成する。}

5.手動メッセージ伝送

また、必要に応じて、またはトリガ条件に合致するときに送信できるイベント駆動型メッセージを送信する必要がある場合もあります。周期的伝送に使用するのと同じツールをイベントメッセージの手動伝送にも適用できます。

^{図5:また、NI VeriStand環境を使用して、ネットワークデータベースを解析し、イベント駆動型メッセージの伝送を構成することもできる。}

6.ログファイルのデータ再生

以前に記録されたバストラフィックを元の通信とまったく同じ手順で送信することで、ECUソフトウェアの変更を効果的にテストし、既知の刺激に対する応答を監視できます。NI VeriStand System Explorerを使用すると、記録された車両ネットワークのログファイルを、記録されたとおりに送信するように構成できます。また、再生を開始するためのトリガ条件の設定、送信するフレームの追加、送信からのフレームの除外など、ユーザ固有の設定を使用してファイル再生を構成することもできます。

^{図6:NI VeriStandおよびNI-XNETインタフェースを使用して送信するように、記録されたログファイルを構成する。}

7.通信のトリガ条件

NI VeriStandツールをNI-XNETインタフェースと組み合わせることで、通信トリガのいくつかの強力なオプションを実現できます。このドキュメントでは、他の多くのレストバスシミュレーションの基礎に対して構成可能なトリガ条件について説明する際に、これらのオプションの多くを参照しました。さらに、値の変更、特定のメッセージ、ユーザ固有チャンネル、その他のI/Oなど、複数のトリガソースから選択できます。 

8.テストの作成とレポート生成

シミュレーションを実行するだけですべてのプロセスが完了するわけではありません。また、結果を要約し、デバイスが予想どおりに動作しているかどうかをテストして、確認する必要があります。NI VeriStand刺激プロファイルエディタを使用すると、カスタム合否テストを開発し、ATMLなどの標準形式でレポートを生成してテスト結果を表示および共有できます。

^{図7:NI VeriStand刺激プロファイルエディタを使用して、結果を共有するためのカスタマイズ可能なテストとレポートを作成する。}

ECUソフトウェア検証用のレストバスシミュレーションのようなテスト手法は、長期的には時間とコストを節約するための有益な方法ですが、いくつかの特定のコンポーネントや手法を使用する必要もあります。レストバスシミュレーションの基礎と効率的なテストのためのツールを理解することで、アプリケーションの開発時間を短縮できると同時に、バグを早期に発見することができます。NI VeriStand、NI VeriStand刺激プロファイルエディタ、NI-XNET車両バスインタフェースなどのNIハードウェアおよびソフトウェアツールは、レストバスシミュレーションアプリケーションを迅速に完全にカスタマイズするために必要なツールが備わっています。

Simulink®はThe MathWorks, Inc.の登録商標です。その他の製品名および企業名は、それぞれの企業の商標または商号です。

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