Enregistrement et analyse de signaux CAN

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1 10/15 Enregistrement et analyse de signaux Introduction 1 Enregistrement de signaux 2 Remarques générales 2 Enregistrement du signal complet avec un HEADlab 4 Création d'un capteur 4 Utilisation du capteur dans le HEAD Recorder 6 Récapitulatif 6 Exploitation des informations avec ArtemiS SUITE (à partir de la version 7.0) 7 Remarques 10 Introduction La croissance constante des composants électriques, des moteurs, des agrégats, ainsi que des systèmes électroniques entraînent un câblage de plus en plus volumineux. Pour pouvoir réduire les faisceaux de câbles nécessaires dans les véhicules et ainsi réduire le poids, le bus (Controller Area Network) a été mis au point pour la mise en réseau des dispositifs de commande dans le domaine automobile. On fait la distinction entre les bus High Speed et Low Speed. Le bus est composé d une ligne de transmission de données à deux fils à laquelle tous les composants sont reliés par l intermédiaire de courts câbles de dérivation. Le câblage de bus nécessite ainsi beaucoup moins de raccords de câbles et de contacts que le câblage de systèmes conventionnels. La standardisation de la communication entre les unités de commande par l intermédiaire du protocole permet même de surveiller son fonctionnement, c est-à-dire de reconnaître les erreurs et les pannes des unités de commande. D une manière générale, on obtient donc une plus grande fiabilité. En ce qui concerne le bus, il s agit d une transmission de données sérielle représentée par les niveaux de bus _High et _Low. Sur la ligne _High, un signal inversé redondant est transmis à la ligne _Low. Il faut donc faire attention à la polarité lorsque l on branche une unité de commande supplémentaire à cette ligne à deux fils, par ex. un module. Ce changement de potentiel inversé entraîne une faible sensibilité aux parasites électriques. nœud 1 nœud n _H Liaison -Bus 120 Ω 120 Ω _L Figure 1: Représentation schématique d un bus 10/15 1

2 Enregistrement de signaux Remarques générales Les appareils de HEAD acoustics vous permettent d'enregistrer le flux de données d'un bus High Speed conformément à la norme ISO Fondamentalement, il existe deux possibilités d'enregistrer les données d'une ligne de bus. On peut d'une part utiliser des appareils qui extraient, convertissent et sortent les informations désirées (par exemple, la vitesse de rotation) du signal appliqué. Les signaux peuvent ensuite être enregistrés avec un frontal d'acquisition tel que le HEADlab ou le SQuadriga II. Lorsqu'un boîtier de conversion est utilisé pour obtenir des signaux TTL à partir des informations extraites, l'enregistrement est réalisé par l'intermédiaire des entrées RPM du terminal d'acquisition utilisé. Il existe également des appareils qui permettent d'obtenir des grandeurs analogiques à partir d'informations. Celles-ci sont enregistrées via les entrées analogiques. Le signal complet peut d'autre part par exemple être enregistré avec un système HEADlab ou un SQuadriga II. Le SQuadriga II permet d'enregistrer le signal en mode autonome ou en mode frontal d'acquisition (avec le Data Acquisition Module HEAD Recorder). Vous avez aussi besoin du HEAD Recorder pour enregistrer avec un système HEADlab. Le SQuadriga II ou le HEAD Recorder permet d'extraire du signal pendant l'enregistrement des informations relatives à la commande (déclenchement par triggers) ou au contrôle de l'enregistrement et de les sauvegarder comme voies séparées si vous le désirez. Les informations nécessaires peuvent également être extraites après l'enregistrement. Les informations souhaitées sont pour cela extraites par la suite du signal complet sauvegardé dans ArtemiS SUITE. Il vous faut pour ces deux types d'extraction le Data Preparation Module (ASM 24). Si le frontal d'acquisition utilisé ne dispose pas de son propre port, comme c'est par exemple le cas du SQuadriga I, on peut utiliser en plus un port P USB de la société PEAK System Technik GmbH pour enregistrer le signal. L'interface P USB est raccordée à l'ordinateur en combinaison avec le frontal d'acquisition par l'intermédiaire d'un port USB supplémentaire. Pour brancher les appareils cités à la ligne de bus, vous avez besoin d'un câble dont l'une des extrémités dispose d'une prise spécifique au constructeur 1. Veillez à la polarité _HIGH et _LOW lors du branchement du câble spécifique au constructeur automobile. Les figures 2 à 4 montrent un exemple de branchement du câble spécifique au constructeur automobile au bus d une voiture. 1 Pour pouvoir enregistrer des signaux avec le SQuadriga II, il vous faut en plus un adaptateur pour bus CLD VII.1 et pour pouvoir enregistrer des signaux à l'aide du labdx, le câble-adaptateur CMD /15 2

3 Figure 2: Fiche de raccordement du bus Figure 3: Démontage de la fiche mâle existante Figure 4: Raccordement du câble spécial à chaque modèle au bus La partie suivante décrit l'enregistrement de signaux avec un système HEADlab (raccordement au port du labctrl I.2). L'utilisation et la configuration d'un SQuadriga II ou le raccordement au port d'un module HEADlab labdx se fait de la manière correspondante. 2 2 Vous en trouverez la marche à suivre exacte et les consignes de sécurité à respecter dans le manuel fourni. 10/15 3

4 Enregistrement du signal complet avec un HEADlab Commencez par raccorder votre système HEADlab via USB ou Ethernet à un ordinateur de mesure, puis le bus à l'entrée de votre labctrl I.2 3. Démarrez ensuite le Data Acquisition Module (HEAD Recorder) et ouvrez la liste des voies du frontal d'acquisition en appuyant sur les touches [Ctrl]+[L]. Les deux voies d'impulsions s'affichent ici à côté des voies Line ainsi que la voie, selon la configuration du frontal d'acquisition. En cliquant sur le bouton Montrer toutes les colonnes, toutes les colonnes s'affichent dans la liste de configuration des voies. La colonne Taux Baud (angl. Baud rate) dans laquelle le taux de bit du bus doit être entré apparaît. De plus, la fonction Listen only peut être (dés)activée. Lors de l enregistrement de données provenant du bus, ces fonctions doivent être activées, étant donné que le boitier d acquisition ne peut que écouter le flux de données, mais ne communique pas de manière active. Attention : si vous avez désactivé l'option Listen only, vous devez vérifier que c'est bien le taux de baud correct qui est paramétré ici pour le bus correspondant avant de connecter le capteur. Si ce n'est pas le cas, la communication du bus peut alors être complètement paralysée et entraîner la panne de certains modules de commande! Le signal est enregistré dès que la voie est activée dans la liste des voies. Mais, pour pouvoir en plus avoir accès aux informations pendant l'enregistrement (par exemple, pour le déclencher à l'aide de triggers), un capteur supplémentaire doit être créé et entré dans la liste des voies. Création d'un capteur Un capteur se crée dans le HEAD Sensor Explorer 3 4. Une fois le logiciel démarré, ouvrez pour cela une nouvelle liste de capteurs ([Ctrl]+[N]) ou une liste déjà existante à laquelle vous désirez ajouter le capteur ([Ctrl]+[O]). Créez ensuite un nouveau capteur en cliquant avec le bouton droit de la souris sur la liste des capteurs (voir figure 5). Dès que vous avez sélectionné ce capteur, le logiciel ouvre une fenêtre dans laquelle vous allez pouvoir sélectionner une base de données en format DBC. Il s'agit d'une base de données spécifique au constructeur et au véhicule qui contient des informations relatives au type, au nom, à l'unité et au format de données des signaux du bus. Ces informations sont normalement administrées par les utilisateurs grâce à un logiciel de base de données de la société Vector Informatik (USA : Vector tech Inc., Japon : Vector Japan Co.Ltd.). Ces informations étant en général confidentielles et protégées, le HEAD Sensor Explorer ne contient pas cette base de données qui ne peut être fournie que par le constructeur du véhicule. Les informations que contient cette base de données sont nécessaires pour pouvoir extraire les données pendant l'enregistrement (et aussi pour l'extraction ultérieure dans ArtemiS SUITE). Après avoir sélectionné une base de données DBC, une liste contenant les informations disponibles s'affiche au bas de la fenêtre (voir figure 6). 3 Respectez dans ce cas les consignes de sécurité concernant le raccordement sûr décrites dans le manuel. 4 A partir de la version 7.0 d'artemis SUITE, il est possible de créer les capteurs aussi dans une bibliothèque de capteurs créée avec ArtemiS SUITE. 10/15 4

5 Figure 5: Insertion d'un nouveau capteur dans le HEAD Sensor Explorer 3 Figure 6: Sélection des informations extraites pendant la mesure Il est possible de sélectionner dans cette liste des voies individuelles permettant de réaliser l'extraction pendant l'enregistrement. Chacune de ces voies sélectionnées est alors disponible comme signal de contrôle pendant l'enregistrement et peut être intégrée dans ce dernier comme voie séparée. 10/15 5

6 Utilisation du capteur dans le HEAD Recorder Pour pouvoir utiliser le capteur, ouvrez d'abord la liste des voies dans le HEAD Recorder, puis cliquez avec le bouton droit de la souris sur le symbole de la connexion sur la ligne contenant la voie. Sélectionnez ensuite la liste des capteurs contenant le capteur dans le HEAD Sensor Explorer et raccordez-le. Ce n'est plus une prise BNC qui s'affiche dans la liste, mais le mot écrit en rouge et les voies sélectionnées antérieurement sont alors proposées, par exemple, pour déterminer des triggers. D'autre part, les voies sélectionnées peuvent être affichées dans la visualisation en ligne (angl. Online Monitor) de l'enregistreur HEAD Recorder (analyse : Réf. vs temps, angl. RPM vs. time) ou avec le tachymètre pour pouvoir les contrôler pendant l'enregistrement. En plus de pouvoir les utiliser comme signal de contrôle, les données extraites en temps réel peuvent être aussi sauvegardées en supplément du signal -complet. Pour celà il faut activer la fonction Tools -> Options -> Application -> File generation -> Save decoded channels from pulse channels or in recorded file (voir figure 7). Figure 7: Paramétrage-matériel sous le HEAD Recorder Récapitulatif Il est possible d'enregistrer le signal complet sans base de données DBC. Mais si une information doit être extraite du flux de données pendant l'enregistrement, la base de données DBC doit alors être utilisée pour configurer le capteur dans le HEAD Sensor Explorer 3 5. L'accès à la base de données DBC doit d'autre part être garanti pendant l'enregistrement et la licence du HEAD Recorder doit d'autre part couvrir le Data Preparation Module (ASM24). Le HEAD Recorder enregistre le signal -complet, même si des voies doivent être extraites en temps réelles du signal pendant l enregistrement p.ex. pour déclencher l enregistrement. Attention cependant à ne pas décoder trop de signaux pendant l enregistrement, car l extraction et le décodage de voies en temps réel nécessitent plus de ressources de calcul. Il est conseillé donc, de limiter cette fonctionnalité aux signaux réellement nécessaires. De plus, le fichier DBC est nécessaire pour l extraction a postériori des signaux par ArtemiS SUITE (voir la partie Exploitation des informations avec ArtemiS SUITE ). 5 A partir de la version 7.0 d'artemis SUITE, il est possible de créer les capteurs aussi dans une bibliothèque de capteurs créée avec ArtemiS SUITE. Cette bibliothèque de capteurs doit être importée sous HEAD Recorder (à partir de la version 7.0), avant de pouvoir être utilisée dans la liste de configuration des voies. Un des avantages de cette bibliothèque de capteurs, est qu'elle sauvegarde aussi les informations du fichier DBC nécessaires au décodage, ce qui permet de ne plus avoir à faire appel au fichier DBC après la création du capteur. 10/15 6

7 Selon le système utilisé, des retards peuvent intervenir entre les voies et les voies audio pendant l'enregistrement du signal. Si vous les enregistrez avec un HEADlab ou un SQuadriga II et le HEAD Recorder, ces retards seront déjà réduits à moins de 10 ms pendant l'enregistrement. C'est aussi le cas pour les enregistrements réalisés avec un SQlab III ou un DATaRec 4 et le HEAD Recorder. Dans la pratique, un tel retard est tolérable dans la plupart des cas (par exemple, lors de l'enregistrement de la vitesse de rotation pour une analyse d'ordre). 6 L'acquisition de la vitesse de rotation à partir du flux de données n'est pas adaptée à l'enregistrement de changements tachymétriques rapides ou d'informations tachymétriques pour des analyses d'ordre à haute résolution (par exemple, celles de roues d'engrenage). Dans ces cas, la vitesse de rotation doit plutôt être mesurée par des capteurs optiques. Exploitation des informations avec ArtemiS SUITE (à partir de la version 7.0) Le HEADlab ou le SQuadriga II permet d enregistrer toutes les données d un ou plusieurs systèmes de bus dans une voie chacune. Les informations sont sauvegardées dans ces voies dans le format de données original. Dans ArtemiS SUITE, on peut extraire après coup autant d'informations individuelles que nécessaire du signal complet et les sauvegarder dans des voies séparées. Étant donné que c'est toujours le flux de données complet qui est enregistré, l'intégralité des données est disponible pour réaliser une extraction ultérieure. Pour décoder les informations, vous avez besoin des fichiers de base de données (*.dbc) dont nous avons déjà parlé. Il est possible d utiliser plus d une base de données DBC pour l extraction. Pour extraire les signaux, ouvrez d'abord dans ArtemiS SUITE le Decoder Project 7 via le bouton New. Vous trouverez dans ce projet trois zones dont la structure est similaire à celles des zones d'un projet. Dans la zone des fichiers source qui se trouve sur la gauche, insérez les signaux temporels avec les signaux codés. Dans la zone du décodeur située au centre et qui ressemble à la zone des analyses, sélectionnez la base de données DBC pour le décodage. Définissez dans la zone des destinations qui se trouve à droite le format dans lequel le nouveau fichier contenant les voies décodées devra être sauvegardé. Vous disposez des formats HDF, ATFX et UFF 8 pour l'exportation. Dans un Projet-décodeur tous les signaux d'entrée sont toujours actifs, et il est possible d'activer plusieurs décodeurs simultanéments sur un calcul. Pour sélectionner la base de donnés DBC pour le décodage, cliquez p. ex. dans la zone du décodeur sur le bouton Insert Decoder. ArtemiS SUITE ouvre alors le Database Browser. Cliquez sur le bouton avec les trois points et sélectionnez la base de 6 Dans les enregistrements réalisés avec une interface P USB, les données sont acquises par l'intermédiaire d'un deuxième port USB. Les différents ports USB d'un ordinateur n'étant pas synchronisés entre eux, ce type de montage de mesure peut entraîner des retards importants. Ils peuvent être différents d'un enregistrement à l'autre, même lorsque vous utilisez le même terminal d'acquisition et la même configuration. Les retards sont de 100 ms maximum et dans la plupart des cas plus petits. 7 Vous ne pourrez utiliser la fonction du décodeur que si votre licence contient le Data Preparation Module (ASM24). 8 Vous pouvez uniquement utiliser l'exportation vers UFF si votre licence contient l'advanced Import & Export Module (ASM23). 10/15 7

8 données DBC désirée. Une liste des informations en rapport avec cette base de données s'affiche alors en bas dans l'explorateur. Activez-y les données dont vous avez besoin en cliquant sur les cases correspondantes (voir figure 8). Afin de faciliter la recherche, il est possible de filtrer les informations selon un champ donné. Figure 1 : Explorateur de Base de Données L'explorateur est lancé en cliquant sur la touche OK. Le nom de la base de données DBC ainsi que les noms des grandeurs sélectionnées s'affichent alors dans la zone du Décodeur. Le nom des grandeurs peuvent être édités et seront par la suite utilisés comme noms pour les nouvelles voies avec les grandeurs décodées. L'ordre des voies décodées dans le fichier des résultats dépend alors de l'ordre dans la zone du décodeur. Vous pouvez déplacer les éléments dans la zone du décodeur par glisserdéposer si vous désirez classer les voies résultats selon votre propre ordre. La figure 9 représente un exemple de ce type de projet Décodeur. On trouve dans la colonne de gauche 3 enregistrements, dans la colonne centrale, la base de données DBC.dbc de laquelle sont extraites les deux grandeurs Engine RPM et Wheel Speed qui ont été activées pour l'extraction. Dans la dernière colonne, un fichier HDF est sélectionné comme destination. ArtemiS SUITE contrôle directement si les grandeurs sélectionnées dans les fichiers source sont disponibles et l'indique via un LED vert situé devant le fichier dans la zone des fichiers source. Un LED rouge avec une X sont affichés si le décodage est impossible. Même chose pour les éléments actifs dans la zone du décodeur. Ici aussi, un LED rouge s'affiche si aucun fichier source ne contient la grandeur souhaitée. 10/15 8

9 Figure 2 : Exemple d'un projet Décodeur Avant que vous puissiez lancer un décodage, les fichiers source ou le décodeur inadaptés doivent être supprimés à l'aide de l'option Remove Unused Files ou Deselect Unused Decoders que vous trouverez dans le menu contextuel. Si un décodage ne peut pas être réalisé pour tous les fichiers source ou avec tous les décodeurs, un triangle d'avertissement contenant un point d'exclamation (voir figure 9, zone Décodeur) s'affiche. Le décodage peut alors quand même être lancé. Vous pouvez pour chaque grandeur dans la zone Décodeur définir d'autres propriétés après avoir cliqué sur le bouton. Il peut par exemple s'agir de l'interpolation et de l'unité physique. Le fonctionnement en est décrit en détail dans l'aide en ligne d'artemis SUITE à la section «Decoder». Dans la fenêtre d'aperçu (voir figure 9 ci-dessous), ArtemiS SUITE vous affiche un aperçu graphique des 10 premières secondes des voies du fichier source actif pour que vous puissiez rapidement contrôler vos paramètres. Vous pouvez configurer la Length souhaitée jusqu'à 120 s maximum dans le champ correspondant pour votre application. Cliquez sur le bouton représentant un boulier ou double-cliquez sur l'élément de la zone des destinations correspondant pour lancer le décodage. Pendant le décodage, ArtemiS SUITE crée un nouveau fichier qui contient les informations sélectionnées sous forme de voies individuelles en plus de la voie codée. Vous pouvez définir sur la page de propriétés de l'élément de la zone des destinations l'endroit où le nouveau fichier doit être sauvegardé et la manière dont son nom doit être créé. 10/15 9

10 Remarques Pour toutes les applications décrites dans cette, vous devez disposer des modules d ArtemiS SUITE suivants : ASM 00 ArtemiS SUITE Basic Framework (référence 5000), ASM 04 ArtemiS SUITE Data Acquisition Module (référence 5004) et ASM 24 ArtemiS SUITE Data Preparation Module (référence 5024). Pour l'export des données décodées dans le format UFF, vous avez besoin du module logiciel ASM 23 Advanced Import & Export Module (Code 5023). Les fichiers de base de données en format DBC décrits ne font pas partie de l'asm 24, ils doivent être demandés au constructeur du véhicule. Des questions ou commentaires à l auteur? Ecrivez nous un courriel à l adresse suivante: imke.hauswirth@head-acoustics.de. 10/15 10