-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Integrationsvorrichtung und ein Verfahren zum Integrieren einer elektrischen Einrichtung.
-
Technischer Hintergrund
-
Es existiert heute eine Vielzahl von Anwendungen, in denen elektronische oder elektrische Steuerungen eingesetzt werden, die zumindest teilweise durch Softwarekomponenten gesteuert werden.
-
Bei der Integration bzw. Inbetriebnahme solcher Steuerungen ist es schwer, zu überprüfen, ob die jeweilige Steuerung die georderten Funktionen korrekt abbildet und entsprechend realisiert. Unter Integration bzw. Inbetriebnahme ist hierbei das Einfügen der Steuerung in Ihre Betriebsumgebung, das vorausgehende Prüfen der Funktion oder das anschließende Prüfen der Funktion in der Gesamtanlage zu verstehen.
-
Um die Funktionen einer Steuerung vor der Inbetriebnahme der Gesamtanlage zu testen, existieren heute kaum Werkzeuge. Eine Möglichkeit besteht darin, in der Software der Steuerung, z.B. über einen Debug-Anschluss, Variablen zu manipulieren. Beispielsweise werden Eingangsvariablen oder Ausgangsvariablen auf vorgegebene Werte gesetzt und die Reaktion der Steuerung überwacht. Bei diesem Vorgehen wird aber die Software der Steuerung zumindest temporär manipuliert, kann also nicht in ihrem Ursprungszustand getestet werden.
-
Eine weitere Möglichkeit besteht z.B. darin, aufwändige Modelle zu erstellen, welche die Steuerung und/oder deren Betriebsumgebung abbilden. Das Verhalten der Steuerung kann dann mit dem Modellverhalten verglichen werden. Abweichung zwischen dem Verhalten der Steuerung und dem Modellverhalten können auf Fehler in der Steuerung hindeuten. Allerdings sind solche modellbasierten Simulation sehr aufwändig. Ferner bestätigen sich Fehlannahmen bei der Programmierung der Steuerung und des Modells auf diese Weise, da sie ja die Basis für die Software der Steuerung und das Modell bilden.
-
Den genannten Möglichkeiten gemeinsam ist daher, dass der Integrationserfolg signifikant von der inbetriebnehmenden Person und deren Erfahrung abhängig ist.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine vereinfachte Integration bzw. Inbetriebnahme elektronischer Einrichtungen zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Integrationsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst.
-
Demgemäß ist vorgesehen:
-
Eine Integrationsvorrichtung zur Integration einer elektrischen Einrichtung, mit einer Anzahl von Ausgangsschnittstellen, welche mit Eingängen der elektrischen Einrichtung koppelbar sind und ausgebildet sind, Ausgangssignale auszugeben, mit einer Anzahl von Eingangsschnittstellen, welche mit Ausgängen der elektrischen Einrichtung koppelbar sind und ausgebildet sind, elektrische Signale zu empfangen, und mit einer Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist, basierend auf einer Ablaufbeschreibung Ausgangssignale zu erzeugen und über die Ausgangsschnittstellen auszugeben und elektrische Signale über die Eingangsschnittstellen aufzunehmen, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf der Ablaufbeschreibung zu überprüfen, ob die elektrischen Signale erwarteten Signalen entsprechen.
-
Ferner ist vorgesehen:
-
Ein Verfahren zum Integrieren einer elektrischen Einrichtung, aufweisend Erzeugen von Ausgangssignalen basierend auf einer Ablaufbeschreibung, Ausgeben der erzeugten Ausgangssignale über Ausgangsschnittstellen an Eingänge der elektrischen Einrichtung, Aufnehmen von elektrischen Signalen über Eingangsschnittstellen von Ausgängen der elektrischen Einrichtung, und Überprüfen basierend auf der Ablaufbeschreibung, ob die elektrischen Signale erwarteten Signalen entsprechen.
-
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es möglich ist, eine Steuerung auf funktionaler Ebene auch ohne aufwändige Modellbeschreibungen zu prüfen.
-
Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, dass eine Ablaufbeschreibung für die zu prüfende bzw. zu integrierende elektrische Einrichtung vorgegeben wird. In der Ablaufbeschreibung wird die Funktion der elektrischen Einrichtung sequentiell beschrieben. D.h. die Ablaufbeschreibung gibt eine Sequenz von Ausgangssignalen vor, die die Integrationsvorrichtung bzw. die Steuereinrichtung erzeugt und der elektrischen Einrichtung übermittelt. In der Ablaufbeschreibung werden gleichzeitigt auch elektrische Signale beschrieben, die die elektrische Einrichtung ausgibt und die von der Steuereinrichtung aufgenommen werden sollen.
-
Basierend auf der Beschreibung der elektrischen Signale kann die Steuereinrichtung folglich überprüfen, ob die elektrische Einrichtung die korrekten elektrischen Signale ausgibt.
-
Für die Beschreibung der Ausgangssignale und der elektrischen Signale ist dabei keine Reihenfolge vorgegeben. Beispielsweise kann eine Sequenz vorsehen, dass erst elektrische Signale von der elektrischen Einrichtung empfangen werden, bevor Ausgangssignale erzeugt werden. Dies kann z.B. bei elektrischen Einrichtungen genutzt werden, die gleich nach ihrem Start z.B. Rückstellsignale bzw. Initialisierungssignale an Aktoren oder Sensoren ausgeben.
-
Es kann in einer Sequenz aber auch vorgesehen sein, zuerst Ausgangssignale zu erzeugen, die an die elektrische Einrichtung übermittelt werden. Elektrische Signale, die die elektrische Einrichtung als Reaktion auf die Ausgangssignale erzeugt, können dann ausgewertet werden. Beispielsweise kann dies bei elektrischen Einrichtungen genutzt werden, die erst Sensordaten abfragen, bevor sie elektrische Signale ausgeben.
-
Eine elektrische Einrichtung kann in diesem Zusammenhang jede Kombination aus Hardware und Software sein, die der Steuerung und Überwachung von Anlagen, Geräten oder Maschinen dient. Eine solche elektrische Einrichtung kann eine Recheneinrichtung und eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen für elektrische Signale aufweisen.
-
Die Ausgangsschnittstellen der Integrationsvorrichtung entsprechen dabei den Eingängen der elektrischen Einrichtung. Weist die elektrische Einrichtung z.B. eine analoge Schnittstelle auf, ist die entsprechende Ausgangsschnittstelle bzw. Eingangsschnittstelle auch als analoge Schnittstelle ausgebildet. Die Ausgangsschnittstellen bzw. Eingangsschnittstellen können z.B. als spannungsgesteuerte Schnittstellen, als stromgesteuerte Schnittstellen oder dergleichen ausgebildet sein.
-
Es ist auch möglich, dass eine elektrische Einrichtung digitale Eingänge bzw. Ausgänge aufweist. Folglich können auch die entsprechenden Ausgangsschnittstellen und Eingangsschnittstellen als digitale Schnittstellen ausgebildet sein. Digitale Schnittstellen können dabei sowohl diskrete digitale Schnittstellen als auch komplexe digitale Schnittstellen, wie z.B. Busschnittstellen, Netzwerkschnittstellen oder dergleichen sein.
-
In der Ablaufbeschreibung können für die einzelnen Ausgangssignale zu einem Zeitpunkt auszugebende Werte angegeben werden. Es können auch Signal- bzw. Werteverläufe für einen entsprechenden Zeitraum angegeben werden. Genauso können für die aufgenommenen elektrischen Signale zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erwartete Werte oder Signalverläufe vorgegeben werden. Die Ablaufbeschreibung kann z.B. in einer Beschreibungssprache, wie z.B. XML oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Ablaufbeschreibung kann z.B. auch in einer graphischen Beschreibungsform, z.B. als SysML-Beschreibung, bereitgestellt werden. Jede automatisch von der Steuereinrichtung auswertbare Form der Beschreibung ist hierfür geeignet.
-
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann eine elektrische Einrichtung sehr einfach integriert bzw. auf korrekte Funktion geprüft werden. Die Integrationsvorrichtung wird mit den Schnittstellen der elektrischen Einrichtung gekoppelt und erzeugt die entsprechenden Stimuli bzw. Ausgangssignale und nimmt die entsprechenden Antworten bzw. elektrischen Signale auf. Das Verhalten der elektrischen Einrichtung kann folglich exakt dokumentiert und analysiert werden.
-
Bei der Integration der elektrischen Einrichtung kann ferner die unveränderte elektrische Einrichtung bzw. Software getestet werden, da keine Veränderung von Variablen in der Software nötig ist. Ferner vermeidet die Integrationsvorrichtung komplexe modellbasierte Berechnungen.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
In einer Ausführungsform können die Ausgangsschnittstellen analoge Signalerzeugungselemente aufweisen, welche ausgebildet sind, analoge Ausgangssignale zu erzeugen. Ferner können die Ausgangsschnittstellen digitale Signalerzeugungselemente aufweisen, welche ausgebildet sind, digitale Ausgangssignale zu erzeugen. Die Ausgangsschnittstellen können dazu eine Steuerlogik aufweisen, welche ausgebildet ist, basierend auf einem Ausgangssteuersignal der Steuereinrichtung ein analoges Ausgangssignal oder ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen. Das Ausgangssteuersignal kann dazu als eine Art Schaltsignal auswählen, welche Art von Signal erzeugt wird. Eine einzelne Ausgangsschnittstelle kann so umschaltbar analoge oder digitale Signale ausgeben.
-
In einer Ausführungsform können Ausgangsschnittstellen über eine digitale Schnittstelle mit der Steuereinrichtung gekoppelt sein. Diese kann z.B. als eine parallele oder serielle digitale Schnittstelle ausgebildet sein. Z.B. kann ein SPI-Bus oder ein I2C-Bus die Steuereinrichtung mit den Ausgangsschnittstellen koppeln. Ferner können die analogen Signalerzeugungselemente einen digital-analog Wandler aufweisen, welcher die digital von der Steuereinrichtung übermittelten Ausgangssignale in analoge Signale umwandeln. Die analogen Signale können z.B. Spannungssignale oder Stromsignale sein.
-
In einer Ausführungsform können die digitalen Signalerzeugungselemente Logikelemente aufweisen, die die digital von der Steuereinrichtung übermittelten Ausgangssignale in entsprechende digitale Ausgangssignale wandeln. Beispielsweise können die Logikelemente entsprechende Bus-Controller mit entsprechenden Bus-Treibern sein. Die Bus-Controller und Bus-Treiber können für unterschiedliche Bussysteme bereitgestellt werden. Mögliche Bussysteme können z.B. Feldbussysteme, wie z.B. LIN-Busse, CAN-Busse, CANopen-Busse, FlexRay-Busse, ProfiNET, ProfiBUS oder dergleichen, oder Datennetzwerksysteme, wie z.B. Ethernet oder dergleichen, sein.
-
In einer Ausführungsform sind die analogen Signalerzeugungselemente und/oder die digitalen Signalerzeugungselemente als konfigurierbare oder programmierbare Logikbausteine, wie z.B. CPLDs, FPGAs oder dergleichen ausgebildet. Solche Logikbausteine können durch eine entsprechende Konfiguration jede gewünschte Busschnittstelle oder andere digitale und analoge Schnittstelle nachbilden. Beispielsweise können in der Ablaufbeschreibung die Konfigurationsdaten für die konfigurierbaren Logikelemente hinterlegt sein. Die Steuereinrichtung kann dann vor Beginn der Integration die konfigurierbaren Logikelemente entsprechend konfigurieren.
-
In einer Ausführungsform können die Eingangsschnittstellen analoge Signalverarbeitungselemente aufweisen, welche ausgebildet sind, analoge elektrische Signale zu empfangen. Ferner können die Eingangsschnittstellen digitale Signalverarbeitungselemente aufweisen, welche ausgebildet sind, digitale elektrische Signale zu empfangen. Jede der Eingangsschnittstellen kann dazu ebenfalls eine Steuerlogik aufweisen, welche ausgebildet ist, basierend auf einem Empfangssteuersignal der Steuereinrichtung ein analoges elektrisches Signal oder ein digitales elektrisches Signal aufzunehmen. Für die Eingangsschnittstellen gilt das zu den Ausgangsschnittstellen gesagte analog. So können die analogen Signalverarbeitungselemente z.B. analog-digital Wandler aufweisen, welche eintreffende elektrische Signale digitalisieren und an die Steuereinrichtung weiterleiten. Auch die Eingangsschnittstellen können konfigurierbare oder programmierbare Logikelemente aufweisen, welche eine große Flexibilität bei der Signalerfassung über die Eingangsschnittstellen bieten.
-
In einer Ausführungsform kann die Ablaufbeschreibung Konfigurationsdaten für die Ausgangsschnittstellen und/oder die Eingangsschnittstellen aufweisen, welche für die jeweilige Ausgangsschnittstelle und/oder Eingangsschnittstelle die Art der zu verarbeitenden Daten angeben. Beispielsweise können die Konfigurationsdaten vorgeben, dass eine der Ausgangsschnittstellen CAN-Bus Signale erzeugen soll. Wie oben bereits beschrieben, kann die Steuereinrichtung die jeweilige Schnittstelle entsprechend konfigurieren. Ferner kann die Steuereinrichtung Ausgangssteuersignale für die Ausgangsschnittstellen und/oder Empfangssteuersignale für die Eingangsschnittstellen basierend auf den Konfigurationsdaten erzeugen und an diese übermitteln. Die Steuereinrichtung erzeugt also für die als CAN-Bus Schnittstelle arbeitende Ausgangsschnittelle z.B. digitale Signale, welche der entsprechenden CAN-Bus Spezifikation entsprechen.
-
Die Partitionierung der Signalerzeugung kann dabei beliebig zwischen der Steuereinrichtung und den entsprechenden Ausgangsschnittstellen aufgeteilt werden. Z.B. kann die Steuereinrichtung z.B. CAN-Bus konforme Signalverläufe erzeugen, die von einem entsprechenden Bus-Treiber in Signale auf den Bus-Leitungen übersetzt werden. Solche CAN-Bus konformen Signalverläufe weisen z.B. alle zur Arbitrierung und Datenkontrolle für den Bus nötigen Daten auf. Alternativ kann aber die Ausgangsschnittstelle z.B. einen Bus-Controller aufweisen, der lediglich die Nutzdaten von der Steuereinrichtung erhält. Die Einbettung der Nutzdaten in konforme Datenpakete führt dann der Bus-Controller durch.
-
In einer Ausführungsform kann die Ablaufbeschreibung Sequenzen von auszugebenden Ausgangssignalen und erwarteten elektrischen Signalen aufweisen. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, die in der Ablaufbeschreibung angegebenen Ausgangssignale zu erzeugen und zu prüfen, ob die erwarteten elektrischen Signale über die entsprechenden Eingangsschnittelen empfangen werden. Durch die sequentielle Beschreibung der auszugebenden und erwarteten Signale kann auf sehr einfache Art das korrekte Verhalten der zu testenden bzw. zu integrierenden elektrischen Einrichtung beschrieben werden, ohne dass aufwändige Modelle genutzt werden müssten.
-
In einer Ausführungsform kann die Integrationsvorrichtung einen Funktionsspeicher aufweisen, welcher ausgebildet ist, Signalverarbeitungsfunktionen zu speichern. Die Ablaufbeschreibung kann für die Erzeugung von Ausgangssignalen und/oder für die Verarbeitung empfangener elektrischer Signale Referenzen auf die Signalverarbeitungsfunktionen aufweisen. Schließlich kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die in der Ablaufbeschreibung referenzierten Funktionen zur Signalerzeugung oder zur Signalauswertung auszuführen. Die Beschreibung der auszugebenden und erwarteten Signale wird durch die Bereitstellung von Signalverarbeitungsfunktionen deutlich vereinfacht. Beispielsweise müssen keine komplexen Signalverläufe anhand einzelner Abtastwerte beschrieben werden. Vielmehr können lediglich die Parameter für die jeweilige Signalverarbeitungsfunktion angegeben werden und diese ausgeführt werden. Beispielsweise kann für eine Rampenfunktion z.B. ein Startwert, ein Endwert und ein Zeitraum für den Übergang von dem Startwert zu dem Endwert angegeben werden. Für Signalgeneratoren, die z.B. zyklische Signale erzeugen, können z.B. die Signalform und die Periodendauer angegeben werden. Beispielsweise kann ein Sinussignal mit einer Periodendauer von 0.5s erzeugt werden.
-
In einer Ausführungsform können die Signalverarbeitungsfunktionen aufweisen:
-
- – Signalgeneratoren
- – Filterfunktionen
- – Transformationsfunktionen
- – Gatterfunktionen
- – Funktionen zur Erzeugung von Hinweisen an einen Benutzer
- – Speicherfunktionen zum Speichern der erzeugten Ausgangssignale und der empfangenen elektrischen Signale.
-
Wie oben beschrieben vereinfachen Signalgeneratoren die Erzeugung der auszugebenden Signale erheblich. Signalgeneratoren können z.B. auch Referenzsignale erzeugen, welche dem Vergleich mit empfangenen elektrischen Signalen dienen können. Auf die gleiche Art vereinfachen Filterfunktionen und Transformationsfunktionen z.B. die Auswertung von empfangenen elektrischen Signalen. Beispielsweise kann eine Filterfunktion ein Tiefpassfilter, in Hochpassfilter oder dergleichen sein, der auf ein elektrisches Signal angewandt wird. Transformationsfunktionen können jede Art von Transformation, z.B. eine Fourier-Transformation oder dergleichen sein. Selbstverständlich können Signalgeneratoren auch mit Filterfunktionen und Transformationsfunktionen kombiniert werden, um Ausgangs- oder Referenzsignale zu erzeugen.
-
Gatterfunktionen können z.B. genutzt werden, um Signale zu kombinieren, z.B. durch UND-Gatter, oder einzelne Signale auszuwählen, z.B. durch ODER-Gatter. Ferner können mit Hilfe der Funktionen zur Erzeugung von Hinweisen an einen Benutzer Hinweise oder Interaktionsmöglichkeiten für einen Benutzer angezeigt werden. Schließlich bieten Speicherfunktionen Möglichkeiten zum Speichern der erzeugten Ausgangssignale und der empfangenen elektrischen Signale. Analog zu den Speicherfunktionen können Lesefunktionen die gespeicherten Signale einlesen. Beispielsweise können so Vergleichsfunktionen gespeicherte Signale eines vorangegangenen Testlaufs mit den Signalen eines aktuellen Testlaufs vergleichen.
-
In einer Ausführungsform kann die Integrationsvorrichtung eine Benutzerschnittstelle aufweisen, welche eine Anzeigeeinrichtung und/oder eine Eingabeeinrichtung aufweist. Die Steuereinrichtung kann über die Eingabeeinrichtung Steuerbefehle eines Benutzers empfangen und/oder über die Anzeigeeinrichtung den Fortschritt in der Abarbeitung der Ablaufbeschreibung anzeigen und/oder anzeigen, ob die elektrischen Signale erwarteten Signalen entsprechen, und/oder Statusmeldungen anzeigen. Die Benutzerschnittstelle kann z.B. einen Bildschirm und eine Tastatur aufweisen. Der Bildschirm kann auch z.B. ein berührungsempfindlicher Bildschirm sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Benutzerschnittstelle auch ein Programm, welches auf einem Computerausgeführt wird, oder ein Webinterface sein, welches z.B. über einen Browser aufgerufen werden kann.
-
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
-
Inhaltsangabe der Zeichnungen
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
-
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Integrationsvorrichtung;
-
2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
-
3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Integrationsvorrichtung.
-
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
-
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
-
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Integrationsvorrichtung 1-1.
-
Die Integrationsvorrichtung 1-1 weist eine Steuereinrichtung 9-1 auf, die mit einer Ausgangsschnittstelle 3-1 und mit einer Eingangsschnittstelle 6-1 gekoppelt ist. Dabei stehen die Ausgangsschnittstelle 3-1 und die Eingangsschnittstelle 6-1 lediglich beispielhaft für eine Vielzahl möglicher Ausgangsschnittstellen und Eingangsschnittstellen.
-
Die Ausgangsschnittstelle 3-1 ist mit einem Eingang 4-1 einer elektrischen Einrichtung 2-1 gekoppelt, welche die Integrationsvorrichtung 1-1 integriert bzw. in Betrieb nimmt oder prüft. Ferner ist die Eingangsschnittstelle 6-1 mit einem Ausgang 7-1 der elektrischen Einrichtung 2-1 gekoppelt.
-
Über die Ausgangsschnittstelle 3-1 übermittelt die Steuereinrichtung 9-1 bzw. ein Prozessor 28-1 Ausgangssignale 5-1 an die elektrische Einrichtung 2-1. Gleichzeitig empfängt die Steuereinrichtung 9-1 bzw. der Prozessor 28-1 über die Eingangsschnittstelle 6-1 elektrische Signale 8-1 von der elektrischen Einrichtung 2-1. Sowohl die Ausgangssignale 5-1 als auch die elektrischen Signale 8-1 können dabei analoge oder digitale elektrische Signale sein. Analoge Signale können z.B. spannungsgeführte oder stromgeführte Signale sein. Bei digitalen Signalen kann jede Art der digitalen Signalübertragung genutzt werden. Beispielsweise können die digitalen Signale auf einem Datenbus, einem Feldbus, über diskrete digitale Datenleitungen oder dergleichen übertragen werden.
-
Beispielsweise kann die Ausgansschnittstelle 3-1 digitale Ausgangssignale 5-1 z.B. über einen CANopen Bus ausgeben und die Eingangsschnittstelle 6-1 kann analoge elektrische Signale 8-1 aufnehmen. Prinzipiell ist jede Ausgangsschnittstelle und jede Eingangsschnittstelle konfigurierbar, um diejenigen Arten von Signalen auszugeben bzw. aufzunehmen, die für die jeweilige elektrische Einrichtung 2-1 benötigt werden. Dies wird in Zusammenhang mit 3 noch näher erläutert.
-
Die Steuereinrichtung 9-1 weist ferner eine Ablaufbeschreibung 10-1 auf. Die Ablaufbeschreibung 10-1 gibt für die Ausgangssignale 5-1 jeweils die zu einem Zeitpunkt auszugebende Werte an. Die Ablaufbeschreibung 10-1 kann dabei nicht nur explizite Werte angeben, vielmehr kann sie auch Signal- bzw. Werteverläufe für einen entsprechenden Zeitraum angegeben. Die Ablaufbeschreibung 10-1 gibt auch für die aufgenommenen elektrischen Signale 8-1 die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erwarteten Werte 11-1 oder erwarteten Signalverläufe an. Die Ablaufbeschreibung 10-1 kann z.B. in einer Beschreibungssprache, wie z.B. XML oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Ablaufbeschreibung 10-1 kann z.B. auch in einer graphischen Beschreibungsform, z.B. als SysML-Beschreibung, bereitgestellt werden. Jede automatisch von der Steuereinrichtung 9-1 auswertbare Form der Beschreibung ist hierfür geeignet.
-
Der Prozessor 28-1 kann z.B. basierend auf der Ablaufbeschreibung 10-1 überprüfen, ob die elektrischen Signale 8-1 den erwarteten Werten 11-1 entsprechen. Gleichzeitig kann der Prozessor die in der Ablaufbeschreibung 10-1 vorgegebenen Ausgangssignale 5-1 erzeugen und über die Ausgangsschnittstelle 3-1 ausgeben. Beispielsweise kann die Ablaufbeschreibung 10-1 dem Prozessor 28-1 vorgeben, dass ein bestimmtes Ausgangssignal 5-1 an die elektrische Einrichtung 2-1 übertragen werden muss und in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand ein entsprechendes elektrisches Signal 8-1 über die Eingangsschnittstelle 6-1 empfangen werden muss. Die Steuereinrichtung 9-1 kann also überprüfen, ob das Verhalten der elektrischen Einrichtung 2-1 dem erwarteten Verhalten entspricht. Ist dies der Fall, kann die Integration bzw. Überprüfung der elektrischen Einrichtung 2-1 als erfolgreich gekennzeichnet werden. Liefert die elektrische Einrichtung 2-2 nicht die erwarteten Werte 11-1, kann die Integration bzw. Überprüfung als gescheitert gekennzeichnet werden. Dies kann z.B. einem Benutzer angezeigt werden.
-
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Integrieren einer elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2.
-
Zur Stimulation der elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2 mit externen Signalen, werden in einem ersten Schritt S1 Ausgangssignale 5-1, 5-2 basierend auf einer Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2 erzeugt. Ferner werden in einem zweiten Schritt S2 die erzeugten Ausgangssignale 5-1, 5-2 über Ausgangsschnittstellen 3-1, 3-2 an Eingänge 4-1, 4-2 der elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2 ausgegeben.
-
Um das Verhalten der elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2 beobachten zu können, werden in einem dritten Schritt S3 elektrische Signale 8-1, 8-2 von Ausgängen 7-1, 7-2 der elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2 über Eingangsschnittstellen 6-1, 6-2 aufgenommen. Die Überprüfung des Verhaltens der elektrischen Einrichtung 2-1, 2-2 findet in einem vierten Schritt S4 basierend auf der Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2 statt. In diesem Schritt wird überprüft, ob die elektrischen Signale 8-1, 8-2 erwarteten Signalen 11-1, 11-2 entsprechen. Ist dies der Fall, wird eine erfolgreiche Überprüfung bzw. Integration angezeigt.
-
Um das Verfahren flexibel mit unterschiedlichen elektrischen Einrichtungen anwenden zu können, kann die Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2 in einer Ausführungsform Konfigurationsdaten 20 für die Ausgangsschnittstellen 3-1, 3-2 aufweisen, welche für die jeweilige Ausgangsschnittstelle 3-1, 3-2 die Art der zu verarbeitenden Daten angeben.
-
Für die Ausgangsschnittstellen 3-1, 3-2 können dann Ausgangssteuersignale 15 bereitgestellt werden, welche analoge Signalerzeugungselemente 12 oder digitale Signalerzeugungselemente 13 aktiveren. Folglich können über die analogen Signalerzeugungselemente 12 analoge Ausgangssignale 5-1, 5-2 erzeugt und über die digitalen Signalerzeugungselemente 13 digitale Ausgangssignale 5-1, 5-2 erzeugt werden. Dies wird in Zusammenhang mit 3 näher erläutert.
-
Ebenso können die Konfigurationsdaten 20 für die Eingangsschnittstellen 6-1, 6-2 die Art der zu verarbeitenden Daten angeben. Über Empfangssteuersignale 19 können analoge Signalverarbeitungselemente 16 oder digitale Signalverarbeitungselemente 17 aktiviert werden. Folglich können über eine Eingangsschnittstelle 6-1, 6-2 umschaltbar analoge und digitale elektrische Signale 8-1, 8-2 empfangen werden.
-
Um eine flexible Signalerzeugung und Signalverarbeitung zu ermöglichen werden Signalverarbeitungsfunktionen 23 in einem Speicher 29 bereitgestellt.
-
Die Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2 kann für die Erzeugung von Ausgangssignalen 5-1, 5-2 bzw. für die Verarbeitung empfangener elektrischer Signale 8-1, 8-2 Referenzen auf die Signalverarbeitungsfunktionen 23 aufweisen. Die referenzierten Funktionen werden dann entsprechend der Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2 zur Signalerzeugung oder zur Signalauswertung ausgeführt. Mögliche Signalverarbeitungsfunktionen 23 können z.B. Signalgeneratoren, Filterfunktionen, Gatterfunktionen, Funktionen zur Erzeugung von Hinweisen an einen Benutzer und Speicherfunktionen zum Speichern der erzeugten Ausgangssignale 5-1, 5-2 und der empfangenen elektrischen Signale 8-1, 8-2 sein.
-
Schließlich können zur Interaktion mit einem Benutzer Steuerbefehle des Benutzers über eine Eingabeeinrichtung empfangen werden und der Fortschritt in der Abarbeitung der Ablaufbeschreibung 10-1, 10-2, eine Statusinformation darüber, ob die elektrischen Signale 8-1, 8-2 erwarteten Signalen 11-1, 11-2 entsprechen, und z.B. Statusmeldungen angezeigt werden.
-
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Integrationsvorrichtung 1-2.
-
Die Integrationsvorrichtung 1-2 basiert auf der Integrationsvorrichtung 1-1. Die Ausgangsschnittstelle 3-2 weist allerdings analoge Signalerzeugungselemente 12 und digitale Signalerzeugungselemente 13 auf. Zur Signalausgabe aktiviert eine Steuerlogik 14 entweder die analogen Signalerzeugungselemente 12 oder die digitalen Signalerzeugungselemente 13. Dazu übermittelt die Steuereinrichtung 9-2 ein entsprechendes Ausgangssteuersignal 15 an die Steuerlogik 14.
-
Die Eingangsschnittstelle 6-2 weist ebenfalls analoge Signalverarbeitungselemente 16 und digitale Signalverarbeitungselemente 17 auf. Auch in der Eingangsschnittstelle 6-2 aktiviert eine Steuerlogik 18 basierend auf einem Empfangssteuersignal 19 entweder die analogen Signalverarbeitungselemente 16 oder die digitalen Signalverarbeitungselemente 17.
-
Die Steuereinrichtung 9-2 der 3 weist einen Speicher 29 auf, in welchem die Ablaufbeschreibung 10-2 hinterlegt ist. Diese weist eine Sequenz 21 auf, welche Abläufe von zu erzeugenden Ausgangssignalen 5-2 und erwarteten Signalen 11-2 angeben.
-
Beispielsweise kann die Sequenz 21 vorgeben, dass der Prozessor 28-2 ein digitales rampenförmiges Ausgangssignal 5-2 mit einer positiven Steigung erzeugen soll. Gleichzeitig kann die Sequenz 21 bzw. die Information über die erwarteten Signale 11-2 angeben, dass ein analoges Signal über die Eingangsschnittstelle 6-2 empfangen werden sollte, welches eine Rampe mit negativer Steigung aufweist. Dabei können für beide Signale 5-2, 6-2 z.B. Startwerte, Endwerte, Steigungen oder dergleichen angegeben werden.
-
In dem Speicher 29 sind ferner Konfigurationsdaten 20 abgelegt, welche z.B. die Ausgangssteuersignale 15 und die Empfangssteuersignale 19 spezifizieren. Gleichzeitig können die Konfigurationsdaten 20 auch die Art der Ausgangssignale 5-2 und der Eingangssignale 6-2 angegeben. Die Konfigurationsdaten können z.B. angeben, welche Art von digitalen oder analogen Signalen über eine Schnittstelle ausgesendet oder empfangen werden sollen.
-
Der Prozessor 28-2 kann dann die einzelnen Ausgangsschnittstellen 3-2 und Eingangsschnittstellen 6-2 entsprechend konfigurieren. Beispielsweise kann vorgegebenen werden, dass eine Schnittstelle eine spannungsgeführte oder stromgeführte analoge Schnittstelle ist. Ferner können z.B. Strom- und Spannungsbereiche und andere Signalcharakteristika angegeben werden. Bei digitalen Schnittstellen kann z.B. die Art und Geschwindigkeit der Datenschnittstelle spezifiziert werden. Z.B. kann ein Bustyp, eine Übertragungsgeschwindigkeit oder dergleichen angegeben werden.
-
Um diese unterschiedlichen Arten von Signalen bzw. Übertragungsarten mit einer einzelnen Ausgangsschnittstelle 3-2 oder Eingangsschnittstelle 6-2 unterstützen zu können, weisen diese in einer Ausführungsform konfigurierbare Schnittstellenelemente auf. Z.B. können FPGAs, CPLDs oder dergleichen eingesetzt werden, deren Funktion von der Steuereinrichtung 9-2 konfiguriert werden kann.
-
In 3 ist ferner ein Funktionsspeicher 22 dargestellt, in welchem Signalverarbeitungsfunktionen 23 gespeichert sind. Die Signalverarbeitungsfunktionen 23 können von den Sequenzen 21 aus referenziert werden und dienen der Erzeugung und Auswertung von Signalen.
-
Der Prozessor 28-2 führt die Signalverarbeitungsfunktionen 23, aus wenn diese in einer Sequenz 21 referenziert werden. Beispielsweise kann eine Signalverarbeitungsfunktion 23 ein Signalgenerator sein, der ein Signal einer vorgegebenen Form ausgibt. Parameter für die exakte Konfiguration des Signalgenerators können ebenfalls in der Sequenz hinterlegt sein. Weitere mögliche Signalverarbeitungsfunktionen 23 sind z.B. Filterfunktionen zum Filtern erfasster elektrischer Signale 8-2. Gatterfunktionen können der Auswahl und Kombination von Signalen dienen.
-
Schließlich können auch Signalverarbeitungsfunktionen 23 zur Interaktion mit einem Benutzer und zur Ablage bzw. Speicherung und zum Abruf gespeicherter Signale vorhanden sein.
-
Bei der Abarbeitung der Sequenz 21 führt der Prozessor 28-2 die in der Sequenz 21 angegebenen Befehle bzw. Anweisungen der Reihe nach aus und ruft bei Bedarf die jeweiligen Signalverarbeitungsfunktionen 23 auf. Dabei muss nicht immer zuerst ein Ausgangssignal 5-2 ausgebeben werden und eine entsprechende Reaktion aufgenommen werden. Es kann z.B. auch zuerst ein elektrisches Signal 8-2, z.B. ein Initialisierungssignal, erwartet werden, auf welches eine entsprechende Reaktion durch die Integrationsvorrichtung 1-2 ausgebeben wird.
-
Zur einfachen Handhabung der Integrationsvorrichtung 1-2 durch einen Benutzer ist eine Benutzerschnittstelle 24 vorgesehen. Diese weist eine Anzeigeeinrichtung 25 und eine Eingabeeinrichtung 26 auf.
-
Über die Anzeigeeinrichtung 25 können dem Benutzer z.B. Statusmeldungen oder dergleichen angezeigt werden. Über die Eingabeeinrichtung 26 können von einem Benutzer Steuerbefehle 27 empfangen werden. Beispielsweise kann der Benutzer eine von mehreren in dem Speicher 29 abgelegten Sequenzen 21 auswählen und die Prüfung bzw. Integration der elektrischen Einrichtung 2-2 beginnen. Ferner ist es möglich, dass der Benutzer über die Eingabeeinrichtung 26 Sequenzen 21 modifiziert oder erstellt.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
