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FlexRay debug con l'oscilloscopio digitale

Soluzioni automotive FlexRay

FlexRay è un bus automotive relativamente nuovo che è stato sviluppato da un gruppo di compagnie leader nell’industria automotive e nelle forniture, noto come FlexRay Consortium. Siccome le macchine diventano sempre più intelligenti e l’elettronica trova ormai posto in un numero crescente di applicazioni automotive, i produttori stanno scoprendo che gli standard seriali attuali, come CAN e LIN, non hanno la velocità, l’affidabilità o la ridondanza richieste per le attuali tecnologie.

Flexray: come funziona

FlexRay è un bus differenziale che gira sia su STP che su un UTP a velocità che arrivano anche a 10 Mb/s. FlexRay usa un’architettura dual channel che presenta due grossi benefici: primo, che i due canali possono essere configurati per offrire una comunicazione ridondante in applicazioni di sicurezza critica, come X-by-wire, per assicurare che il messaggio vada a buon fine; secondo, i due canali possono essere configurati per inviare un un’unica informazione ciascuna a 10 Mb/s, con una velocità di trasferimento di bus di 20 Mb/s in totale, in applicazioni meno critiche dal punto di vista della sicurezza.

FlexRay utilizza un protocollo time triggered che incorpora i vantaggi dei protocolli prioritari sincroni e asincroni per mezzo di cicli comunicativi che includono frame statici e dinamici. I frame statici sono slot dalla lunghezza predeterminata, allocati sul bus per ogni dispositivo, per comunicare durante ogni ciclo.

Tutti i dispositivi sul bus hanno anche la possibilità di avere un frame dinamico che può variare in lunghezza (e tempo). Il frame FlexRay è fatto di tre segmenti principali: header, payload e trailer. Questi segmenti hanno ognuno i loro componenti, come mostrato in figura.

Debuggare il bus FlexRay con l'oscilloscopio digitale

Il supporto FlexRay sulla serie MSO/DPO è disponibile attraverso il modulo DPO4AUTOMAX, che fornisce capacità di serial triggering e di analisi su tutti e tre gli standard automotive, CAN, LIN e FlexRay. Per definire il bus FlexRay, bisogna andare sul menu del bus e selezionare FlexRay dalla lista degli standard supportati. Il menu di setup di FlexRay è mostrato in figura.

Poi, si usa il menu Define Input per comunicare se stiamo cercando il canale FlexRay A o B, quale tipo di segnale stiamo sondando (differenziale, metà della coppia differenziale, o il segnale logico tra il controller il driver del bus) e per configurare le soglie e il bit rate. FlexRay richiede di configurare due soglie quando si ha a che fare con segnali non-Tx/Rx, perché è un bus a tre livelli. Questo permette all’oscilloscopio di riconoscere Data High e Data Low, così come lo stato idle in cui entrambi i segnali hanno la stessa tensione. Il potente set di funzioni FlexRay della serie MSO/DPO4000B è illustrato in figura,

dove è stata innescata una combinazione di Frame ID=4 e Cycle Count=0, catturati approssimativamente 80 frame FlexRay, decodificata l’intera acquisizione e infine si è utilizzato l’oscilloscopio per cercare nell’acquisizione e segnare tutti gli eventi dei frame di sincronizzazione. La capacità di triggering FlexRay della serie MSO/DPO4000B include i seguenti tipi:

- Start of Frame: innesca il bordo d’uscita della FSS (Frame Start Sequence)

- Indicator Bits: innescano i frame Normal Payload, Sync o Startup

- Identifier: innesca specifici Frame ID o un range di Frame ID

- Cycle Count: innesca valori specifici Cycle Count o un range di valori Cycle Count

- Header Fields: innesca una combinazione di valori specificati dall’utente in tutti gli header fields, inclusi Indicator Bits, Frame ID, Payload Lenght, Header CRC e Cycle Count.

- Data: innesca fino a 16 byte di dati. I dati desiderati possono essere specificati con un valore preciso o come un range di valori.

- Identifier & Data: innesca una combinazione di Frame ID e dati

- End of Frame: innesca frame statici, dinamici o tutti frame

- Error: innesca tipi di errori differenti, come gli errori Header CRC e Trailer CRC, Null frame, Sync frame e Startup frame. In aggiunta alle funzioni di triggering e di decodifica descritte sopra, DPO4AUTOMAX fornisce anche un’analisi del diagramma ad occhio dei segnali FlexRay per assistere nella diagnosi dei problemi degli strati fisici. Basta caricare il pacchetto software su un PC, collegarlo all’oscilloscopio via LAN o USB e cliccare il tasto Acquire Data per ottenere le informazioni, come mostrato nel display in figura.

Le funzioni di analisi includono:

- Eye Diagram: costruito per tutti i messaggi nell’acquisizione, con il frame attualmente selezionato, evidenziato in blu. Le violazioni riscontrate nella comparazione con le maschere TP1 e TP4 sono evidenziate in rosso.

- Decode: il frame attualmente selezionato viene decodificato lungo la linea analogica, mentre l’intera acquisizione viene decodificata nella parte basa del display.

- TIE (Time Interval Error) Plot: fornisce una facile indagine visuale di jitter all’interno dei frame.

- Error Checking: gli errori sono evidenziati in rosso. - Find: isola il particolare frame di interesse basato sul contenuto del pacchetto.

- Save: salva l’acquisizione decodificate in un file .csv per un’ulteriore analisi offline.

Questo set comprensivo di soluzioni FlexRay, insieme alle capacità CAN e LIN precedentemente discusse, rende la serie MSO/DPO4000B uno strumento di debugging ideale e risolutivo per progetti automotive.

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L'articolo è tratto da Debugging Serial Buses in Embedded System Designs di Gina Bonini Technical Marketing Manager @Tektronix.

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