In der modernen Ingenieurwelt, insbesondere in der Automobilindustrie, ist die Entwicklung komplexer elektronischer Systeme und Softwarelösungen ohne effiziente Werkzeuge und Methoden kaum noch denkbar. Die modellbasierte Entwicklung (MBD) hat sich als ein entscheidender Ansatz etabliert, um die Entwicklungsprozesse zu beschleunigen, die Qualität zu verbessern und die Kosten zu senken. Zwei führende Anbieter in diesem Bereich sind MathWorks mit seinen MATLAB- und Simulink-Produkten sowie dSPACE mit spezialisierten Hardware- und Softwarelösungen, die sich nahtlos ergänzen. Gemeinsam bieten sie eine umfassende Toolchain, die Ingenieure von der Konzeption bis zur Validierung und Produktionscodegenerierung unterstützt. Dieser Artikel beleuchtet die wichtigsten Werkzeuge beider Unternehmen und ihre synergistische Integration in Entwicklungsprozessen.
MathWorks®: Umfassende Umgebungen für Analyse und Simulation
MathWorks® ist bekannt für seine leistungsstarken Softwarelösungen, die Ingenieuren und Wissenschaftlern weltweit helfen, komplexe Probleme zu lösen. Ihre Produkte bilden das Rückgrat vieler modellbasierter Entwicklungsprozesse.
MATLAB®: Die Basis für numerische Berechnungen
MATLAB® ist eine integrierte Entwicklungsumgebung, die speziell für numerische Berechnungen, Datenanalyse und Visualisierung konzipiert wurde. Mit einer riesigen Bibliothek mathematischer Analysefunktionen ermöglicht MATLAB die effiziente Entwicklung von Algorithmen und die Durchführung komplexer Berechnungen. Darüber hinaus stehen anwendungsspezifische Toolboxes zur Verfügung, die Funktionalitäten für Bereiche wie Signalverarbeitung, Bildverarbeitung, Statistik und maschinelles Lernen bereitstellen.
Simulink®: Interaktive Modellierung und Simulation
Simulink® ist nahtlos in MATLAB integriert und bietet eine interaktive Umgebung für die Modellierung, Analyse und Simulation dynamischer Systeme. Ingenieure können Modelle basierend auf Blockdiagrammen einfach per Drag & Drop erstellen, was die intuitive Darstellung komplexer Systeme ermöglicht. Dies ist besonders wertvoll für die Entwicklung von Steuerungs- und Regelungssystemen in Echtzeitanwendungen.
Stateflow®: Erweiterung für Zustandsdiagramme
Stateflow® erweitert Simulink um leistungsstarke Funktionen zur Implementierung von Zustandsdiagrammen und Ereignissteuerung. Es ermöglicht die Modellierung reaktiver Systeme, die auf Ereignisse und Zustandsänderungen reagieren, was für die Entwicklung komplexer Logiken in Steuergeräten unerlässlich ist.
Simulink Coder™: Automatische Codegenerierung
Der Simulink Coder™ (ehemals Real-Time Workshop® und StateflowCoder®) ist ein entscheidendes Werkzeug für die automatische Generierung von C-Code aus Simulink-Blockdiagrammen und Stateflow-Systemen. Diese Fähigkeit zur Codegenerierung ist zentral für die modellbasierte Entwicklung, da sie eine nahtlose Überführung von Modellen in ausführbaren Code ermöglicht. Zusammen mit dSPACE-Lösungen wie Real-Time Interface und/oder ConfigurationDesk (für SCALEXIO und MicroAutoBox III Hardware) bietet Simulink Coder einen reibungslosen Übergang vom Modell zur dSPACE-Echtzeithardware. Er kann auch zur Integration von Simulink-Modellen in SystemDesk verwendet werden.
HDL Coder™: FPGA-Modellierung mit Simulink
Mit dem HDL Coder™ können Teile von dSPACE FPGA-Modellen direkt mit Simulink®-Blöcken modelliert werden. Dies erlaubt es, bestehende Simulink-Modelle unmittelbar als Bestandteil der FPGA-Anwendung zu nutzen, was den Entwicklungsprozess von Hardware-Beschleunigern erheblich vereinfacht und beschleunigt.
dSPACE: Spezialisierte Lösungen für Steuergeräteentwicklung und Validierung
dSPACE ist ein weltweit führender Anbieter von Werkzeugen für die Entwicklung und den Test elektronischer Steuergeräte (ECUs). Ihre Lösungen sind eng mit MathWorks-Produkten verzahnt und bilden eine umfassende Kette für die modellbasierte Entwicklung.
TargetLink: Präzisions-Produktionscodegenerierung
TargetLink, der Produktionscodegenerator von dSPACE, verfügt über einen eigenen Blockset, eine Untermenge von Simulink, die sich hervorragend für die Modellierung von Steuerfunktionen eignet. TargetLink ist speziell dafür ausgelegt, hochoptimierten, effizienten und sicherheitskritischen Produktionscode zu generieren, der direkt in Seriensteuergeräten eingesetzt werden kann.
Model Compare: Effiziente Modellvergleiche
Model Compare ist ein unverzichtbares Werkzeug, um Änderungen in Modellen (dSPACE TargetLink, MathWorks® Simulink®/Stateflow®) schnell und präzise zu identifizieren. Selbst große Modelle können innerhalb weniger Minuten verglichen werden, was ohne Tool-Unterstützung praktisch unmöglich wäre. Dies ist entscheidend für das Konfigurationsmanagement und die Qualitätssicherung in komplexen Projekten.
dSPACE AUTOSAR Compare: Spezieller Vergleich für AUTOSAR
dSPACE AUTOSAR Compare ist ein spezialisiertes Vergleichstool für Classic und Adaptive AUTOSAR. Es ermöglicht das Erkennen und Zusammenführen von Unterschieden zwischen zwei AUTOSAR-Dateien, was in der Softwareentwicklung nach dem AUTOSAR-Standard von großer Bedeutung ist.
ConfigurationDesk: Einfache Echtzeit-Implementierung
Mit ConfigurationDesk ist es einfach, Echtzeitcode für Verhaltensmodelle (von MATLAB/Simulink/Simulink Coder) und den I/O-Funktionscode (in ConfigurationDesk konfiguriert) auf dSPACE SCALEXIO und MicroAutoBox III Hardware zu implementieren. Dies ermöglicht die schnelle und effiziente Einrichtung von Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systemen und Prototypen.
SystemDesk: Softwarearchitektur für verteilte Systeme
SystemDesk ist ein Softwarearchitektur-Tool, das die Entwicklung verteilter elektrischer/elektronischer (E/E) Systeme und Subsysteme im Automobilbereich unterstützt. Es hilft bei der Definition, Gestaltung und Integration von Softwarekomponenten und deren Kommunikation in komplexen Fahrzeugarchitekturen.
VEOS: PC-basierte Simulationsplattform
VEOS ist eine PC-basierte Simulationsplattform zur Validierung der Software elektronischer Steuergeräte (ECUs) in frühen Entwicklungsphasen. Eine breite Palette von Modellen – Funktionsmodelle, virtuelle ECUs, Bussysteme und Anlagenmodelle – kann mit VEOS unabhängig von spezifischer Simulationshardware simuliert werden. Dies ermöglicht effiziente Software-in-the-Loop (SIL)-Tests und beschleunigt die Entwicklung und Fehlerbehebung erheblich.
Fazit
Die Integration der Werkzeuge von MathWorks und dSPACE bietet eine unschlagbare Kombination für die modellbasierte Entwicklung in zahlreichen Ingenieurdisziplinen, insbesondere in der Automobilindustrie. Von der frühen Modellierung und Simulation in MATLAB und Simulink über die automatische Codegenerierung mit Simulink Coder und TargetLink bis hin zur Validierung auf Echtzeithardware mit dSPACE-Systemen – diese Toolchain ermöglicht eine effiziente, qualitativ hochwertige und zuverlässige Entwicklung. Sie unterstützt Ingenieure dabei, innovative Lösungen schneller auf den Markt zu bringen und die Komplexität moderner Systeme souverän zu beherrschen.