EXAM im Infotainment
(Auszug aus der Sonderausgabe InNOVAtion April 2008)
Im Zuge immer komplexer werdender Informations- und Unterhaltungselektronik aktueller Kraftfahrzeuge kommt dem Test der Steuergeräte eine immer größere Bedeutung zu. Wir stehen heute vor der Herausforderung, die Steuergeräte hinsichtlich des Sollverhaltens und der Kommunikation, z.B. des Bedien-Anzeige-Protokolls (BAP) zwischen den einzelnen Komponenten auf Korrektheit zu überprüfen. Hierbei hat sich die Verwendung von Prüfständen durchgesetzt. Diese erlauben den Betrieb eines oder mehrerer Steuergeräte unter Laborbedingungen mit nahezu gleicher Aussagefähigkeit wie in einem realen Fahrzeug.
Prüfstände
Zu den Kernaufgaben des Infotainment Testcenters der Volkswagen AG gehören die Entwicklung und Bereitstellung von Testumgebungen, die ein halb- oder vollautomatisiertes Testen ermöglichen. Das Infotainment Testcenter verfügt über eine Vielzahl solcher Testumgebungen, wobei die folgenden Abschnitte die drei Wichtigsten beschreiben sollen.
Das Breadboard
Für Integrations- und System-Tests im Infotainmentbereich ist das Breadboard entwickelt worden. Es bietet eine nahezu reale Testumgebung, da die realen Steuergeräte aus der Komfort- und Infotainmentdomäne an das Breadboard angeschlossen sind. Darauf folgt ein geringerer Aufwand für die Restbussimulation. Bei Bedarf werden die fehlenden Steuergeräte (z.B. des Antriebs-CAN) per CAN-Simulation in das Netzwerk integriert. Diese Konstellation vom Steuergeräteaufbau macht es möglich, die Kommunikation über die CAN-Netzwerke zwischen den einzelnen Geräten zu überwachen und gleichzeitig Zeitanforderungen einzelner Signale zu überprüfen.
Das Breadboard
Das optische Inspektionssystem
Das optische Inspektionssystem ist für die optische und akustische Auswertung von Steuergeräten im Infotainmentbereich entwickelt worden. Das System besitzt einen Bedienarm, zwei Kameras mit hoher Auflösung und Bildrate sowie eine Restbussimulation als Kern. Mit Hilfe des Bedienarmes können sowohl Softkeys und Hardkeys von Infotainment-Steuergeräten betätigt, als auch die Drehsteller gedreht werden. Optische Rückmeldungen auf den Anzeigesteuergeräten werden mit dem Kamerasystem erfasst und automatisch ausgewertet.
Das automatisch-optische Inspektionssystem führt vollautomatisierte Tests durch. Mehrmalig wiederholte Performance-Messungen über Nacht, automatische Vorkonfiguration durch den Roboter, dynamische Zeigerauswertung mit Genauigkeiten im ms-Bereich, sowie OCR- (Optical Character Recognition) und Symbolerkennung sind nur einige Beispiele aus dem großen Repertoire vollautomatischer Testmöglichkeiten, die das System bietet – von einfachen Basistests bis hin zu komplexen Testszenarien.
Das optische Inspektionssystem
Der Testwürfel
Der Testwürfel wurde in erster Linie zum manuellen Testen von Infotainmentsteuergeräten entwickelt. Er enthält alle notwendigen Verbindungen zu den einzelnen Infotainmentsteuergeräten, so dass jede Komponente ohne weitere Umbauten angeschlossen werden kann. Der Testwürfel bietet die Möglichkeit schnelle und einfache Anbindungen an andere Testaufbauten und Simulationstools (z.B. CAN-Antrieb) herzustellen. Der Testwürfel ist flexibel einsetzbar und zeichnet sich durch schnelle Umrüst- und Erweiterungs-Möglichkeiten sowie einen hohen Wiederverwendbarkeitsgrad aus.
Der Testwürfel
Die Toolkette
Mit der Zunahme von Komplexität und Vielfältigkeit der Steuergeräte in Fahrzeugen sind die Anforderungen an automatisierte Testssysteme enorm gestiegen. Tests müssen generell durchgeführt werden, um die Qualität der Steuergeräte-Funktionen zu gewährleisten. Je umfangreicher die Tests erfolgen, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit Fehler zu finden und damit die Qualität des Steuergerätes zu steigern.
Für das Infotainment-Testcenter sind regressionsfähige Test-Prozesse mit Ergebnissen von hoher Qualität und Tiefe unausweichlich, die im Idealfall 24 Stunden am Tag Resultate liefern. Die vorherigen Abschnitte zeigen, dass es für die große Anzahl an verschiedenen Testverfahren unterschiedlichster Prüfstand-Hardware und -Software bedarf. Um diesen vielfältigen Anforderungen zu genügen, wurde eine Toolkette aufgebaut, so dass jede Hard- und Softwareapplikation auf relativ einfache Weise für jede Kombination zusammengestellt werden kann.
(Abbildung: Toolkette der Testautomatisierung)
Die Anwendungsschicht
Die Anwendungsschicht beinhaltet verschiedene Softwaretools, welche für die Steuerung der Tests, die Simulation der CAN-Botschaften, die Beobachtung der Bus-Kommunikation sowie für die optische und akustische Auswertung notwendig sind. Jede Software zeichnet sich durch eigene Charakteristiken aus, die sämtliche Anforderungen an einen vollständigen Test abdecken.
EXAM
EXAM (EXtended Automation Method) ist die konzerneinheitliche Testautomatisierungssprache (VW, Audi, Porsche…). Die Beschreibung der Testinhalte wird grafisch mit Hilfe eines CASE-Tools in UML erstellt. Damit kann der Testdesigner ohne Kenntnis der eigentlichen Programmiersprache seine Tests in Sequenz- oder UseCase-Diagrammen vollständig modellieren und das Verhalten des Systems auswerten.
MODENA
MODENA ist ein modellbasiertes Testsystem für Infotainmentsteuergeräte (Berner & Mattner). Mit UML-Statecharts modelliert der Anwender das Soll-Kommunikationsverhalten der Steuergeräte. MODENA bietet eine Anbindung an ein reales Bussystem, wie den CAN- oder MOST-Bus. Dementsprechend können die in UML erstellten Modelle direkt mit realen Steuergeräten kommunizieren.
Infotainment-Prüfstandssoftware
An allen drei vorgestellten Testumgebungen wird mit einer VW-eigenen Bediensoftware (Kombiprüfstandssoftware) gearbeitet. Diese ermöglicht dem Tester die Funktionen der Steuergeräte zu überprüfen, analoge und digitale Signale zu simulieren sowie Steuergeräte über Relais zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Dabei können Testschritte manuell über die grafische Oberfläche oder über EXAM automatisiert durchgeführt werden.
EXAM erlaubt den Zugriff auf alle Oberflächenelemente sowie auf interne Signale, um Benutzereingaben zu simulieren.
Bildverarbeitungssoftware
Mit Hilfe der Bildverarbeitungssoftware wird ein Soll-/Ist-Vergleich durchgeführt: Die erfassten Bilder werden mit den angelernten Bildern verglichen. Das geschieht automatisiert mittels EXAM.
Hardwareschicht
Die Softwarevielfalt hat zu einem hohen Aufwand bei der Schnittstellen-Programmierung geführt. Die Integration von Funktionen und das Ansprechen neuer Steuergeräte übersteigen den eigentlichen Testumfang oft bei weitem. Daher sind wir zu der Überlegung gelangt, eine objektorientierte Middleware (Abstraktionsschicht) zu programmieren. Sie dient als Kommunikationsplattform, welche die Einbindung neuer Prüf-Infrastrukturen vereinfachen soll. Die Middleware übernimmt in diesem Fall die Aufgabe eines Vermittlers zwischen Anwendungssoftware und Hardware. Die Schnittstellen werden nur einmalig zwischen Middleware und der entsprechenden Hardware programmiert.
Die Kommunikation zwischen Anwendungssoftware und Middleware basiert auf einer CORBA-Schnittstelle.
CORBA
CORBA ist ein Industriestandard für verteilte objektorientierte Anwendungen in heterogenen Umgebungen, der:
- Sprach und Plattform unabhängig ist,
- bereits Standardfunktionen zur Kommunikation anbietet,
- sehr flexibel und erweiterbar ist. Einmal erstellte Schnittstellen lassen sich auch in anderen Anwendungen modular wiederverwenden.
Bussysteme-Schicht
In den aktuellen Fahrzeugen der Volkswagen AG werden die Steuergeräte auf verschiedene CAN-Netzwerke verteilt (Infotainment, Komfort, Kombi und Antrieb). Der Datenaustausch zwischen den CAN-Netzwerken erfolgt über ein Gateway. Die Aufgabe des Gateways ist, Botschaften oder Signale in die angeschlossenen CAN-Netzwerke zu übermitteln. Auf die Busse kann z.B. mittels der Vector-Hardware oder mittels smart-CAR der GÖPEL electronic GmbH zugegriffen werden. Die Informationen werden dann an die oberen Schichten zur Auswertung weitergeleitet.
Fazit
Durch die Verwendung der Prüfstände und durch die effiziente Anbindung der Tools zur Testautomatisierung ist die Anforderung regressionsfähige Testprozesse mit Ergebnissen von hoher Qualität und Tiefe in kürzester Zeit zu erhalten, erfüllt worden.
Die Prüfstände und die Automatisierungstoolkette sind flexibel erweiterbar und somit für weitere Anforderungen vorbereitet.
