Banco Prova per la validazione funzione immobilizer

Author(s):
S. Cerchio - CENTRO RICERCHE FIAT
A. Musso - CENTRO RICERCHE FIAT

Industry:
Automotive

Products:
CompactRIO, LabVIEW

The Challenge:
Supportare il processo di validazione della funzionalità Immobilizer del nodo controllo motore secondo i requisiti espressi dalla norma di sperimentazione FIAT, con l'obiettivo di contrarre le ore uomo collegate all’attività di delibera tecnica, incrementando al contempo l'affidabilità e la ripetitività dei test.

The Solution:
Progettazione e sviluppo di un banco di test per automatizzare l'esecuzione della norma di prova per la funzionalità Immobilizer, al fine di rilevare i tempi di reazione e la congruenza del protocollo di comunicazione dei dispositivi sotto test con le specifiche progettuali.

Articolo

A fronte di un evento di “chiave on”, si instaura tra la centralina controllo motore e il nodo body computer un colloquio su rete CAN che porta, sotto certe premesse, ad abilitare il successivo avviamento. Tipicamente, i due nodi di rete si scambiano mediante un protocollo cifrato dei codici di autenticazione, volti a vanificare tentativi di furto del veicolo attuati attraverso manomissione o sostituzione delle centraline elettroniche del sistema.
In questa fase gioca, un ruolo fondamentale la tempistica dei messaggi scambiati tra le varie centraline. L’evoluzione del protocollo è infatti fortemente condizionato dalle tempistiche dei messaggi scambiati tra gli attori del sistema.
Affinché il protocollo di autenticazione porti con successo all’avviamento del veicolo, non basta infatti una sequenza di messaggi di formato e contenuto corretto, ma tale scambio di informazioni deve avvenire entro strette finestre temporali ben definite e normate.
La norma di prova “Verifica comportamento logiche e tempistiche di protocollo tra funzione Immobilizer e Nodo Body Computer” prescrive una serie di test da effettuarsi sulla centralina controllo motore che prevedono:
• emulazione di profili di alimentazione delle centraline del sistema aderenti alla realtà veicolo, in particolare il colloquio su rete CAN può avvenire durante la fase di avviamento, con il conseguente manifestarsi ai terminali di alimentazione e di chiave della centralina di tensioni di alimentazione affette da varie tipologie di disturbi;
• emulazione delle risposte inviate dal nodo body computer a seguito delle richieste provenienti dal controllo motore, con possibilità di introdurre in modo parametrizzabile i tempi di risposta a seguito di eventi scatenanti. Tale caratteristica ha lo scopo di verificare la rispondenza dell’algoritmo residente nel nodo controllo motore ai requisiti di progetto, dipendendo quest’ultimo dalle tempistiche del protocollo rilevate in rete;
• attuazione di fault sulle linee di comunicazione CAN, per la verifica delle strategie di diagnosi e recovery della funzione
Il sistema di test, sviluppato con l’ambiente di sviluppo NI LabVIEW per piattaforma Windows, si basa su:
• computer con funzionalità di supervisore, con lo scopo di gestire l’interfaccia utente, schedulare i test multipli in sequenza e generare automaticamente la reportistica a seguito del processo di validazione;
• un sistema real-time basato su piattaforma NI CompactRIO, deputato all’esecuzione dei piani di test, il controllo di un alimentatore programmabile per l’emulazione in potenza dei profili di alimentazione del sistema e l’emulazione su bus CAN della logica residente sul nodo Body computer.
L’interfaccia hardware del dispositivo di test, unitamente alle capacità della tecnologia CompactRIO, permette l’acquisizione sincrona delle grandezze rilevanti (protocollo CAN, tensioni di alimentazione della centralina sotto test e segnali legati alla chiave veicolo), l’attuazione di guasti sulle reti CAN mediante matrici di fault e l’emulazione della chiave veicolo.
L’emulazione dei nodi di rete non disponibili è stata effettuata integrando all’interno del controller CompactRIO un modello matematico realizzato in ambiente Simulink, e trasformato mediante il tool Simulation interface toolkit di LabVIEW.
I tempi di reazione del nodo emulato e richiesti dalla norma sono stati fortemente ridotti; per questo motivo, la parte di algoritmo per la verifica e la crittografia dei dati da inviare su rete CAN, oltre che la gestione delle tempistiche di risposta del protocollo a fronte di determinati eventi, è stata implementata direttamente su FPGA. Questo permette inoltre di sgravare il controller da questo onere computazionale. Utilizzando tale tecnica si è riusciti a generare un emulatore che permetta di reagire agli eventi acquisiti con granularità di un millisecondo.
Inoltre, il sistema CompactRIO acquisisce tramite porta seriale la linea di comunicazione dedicata W-line tra la centralina controllo motore ed il body computer, e utilizzata dal sistema con funzionalità di recovery in caso di guasto su rete CAN. Questo permette la validazione delle strategie di reazione ai guasti del sistema.
L’interfaccia utente permette in modo semplice e immediato:
• la configurazione degli eventi rilevanti per il funzionamento della logica sotto test, siano essi afferenti a canali CAN (ricezione di messaggi con particolari contenuti) o associati a canali analogici (fronti sui segnali acquisiti in analogico, indicanti la commutazione della chiave o variazioni della tensione di alimentazione);
• La configurazione di test multipli e l’associazione ad ognuno di essi di profili di stimolo, oltreché il tipo di emulazione CAN da effettuare con i relativi tempi di reazione;
• I parametri di accettazione dei test, intesi come limiti di finestre temporali che il sistema deve rispettare durante il colloquio.
Lo strumento permette una precisione di acquisizione e calcolo dei tempi tra i vari eventi rilevanti del sistema inferiore a 100 microsecondi, adeguato alle esigenze espresse dalla norma. Tali tempi si riducono di un fattore se si considera il bus CAN.
Il tool è attualmente in fase di verifica sul campo con applicazione su casi reali.
Allo stato attuale, l’applicazione della norma nella sua completezza effettuata senza l’ausilio di strumenti automatici di test richiede più di un mese uomo per la sua esecuzione.
I risultati preliminari raccolti sul campo in questa prima fase indicano una contrazione dei tempi di esecuzione test quantificabile in un 80% del valore di riferimento, grazie anche alla possibilità di impiego dello strumento su tutto l’arco giornaliero. Parimenti, i tempi di intervento di un operatore si riducono di un 95%.

Author Information:
S. Cerchio
CENTRO RICERCHE FIAT

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