?很多汽車廣告中都會(huì)展示這樣一個(gè)畫面：在快要猛烈撞擊障礙物之時(shí)，汽車所配備的防撞預(yù)警功能在最后關(guān)頭實(shí)現(xiàn)停駛，守護(hù)車內(nèi)老少一家人的生命安全。

近年來，汽車安全性能成為眾多廠商廣告中的主打，側(cè)面印證了安全在當(dāng)下消費(fèi)者選車指標(biāo)中地位的提升。實(shí)際上，在一款新車被推廣至大眾之前，每一個(gè)部件都必須經(jīng)過全面、系統(tǒng)的測試以保證足夠的安全性。

汽車的安全問題屬于老生常談的話題。過去的一百年里，汽車開發(fā)商進(jìn)步顯著，從純粹的機(jī)械到電子的介入，再到目前“軟件定義汽車”的局面，軟硬件相結(jié)合的嵌入式系統(tǒng)已然成為汽車工業(yè)的支柱，可以說每個(gè)汽車部件的使用都依賴于軟件。

汽車軟件需要部署在電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）中，作為半導(dǎo)體芯片上的嵌入式系統(tǒng)，汽車ECU在對(duì)各部件的控制上都起著至關(guān)重要的作用：無論是發(fā)動(dòng)機(jī)控制或剎車這些必需功能，還是安全氣囊與電子鎖等安保功能，都需要ECU的介入。ECU無疑是汽車安全的核心組成部分。

 

1.如何對(duì)ECU進(jìn)行測試？

報(bào)告顯示，汽車所配備的ECU數(shù)量在2020年就已經(jīng)破百。如何對(duì)這些越來越復(fù)雜的ECU進(jìn)行全面而系統(tǒng)的測試，是每個(gè)汽車廠商都必須直面的問題。

 

在傳統(tǒng)的汽車V字形開發(fā)模式中，每個(gè)新階段都必須在上一個(gè)階段已完成的情況下才能推進(jìn)。原始設(shè)備制造商（Original Equipment Manufacturer，OEM）按照指定要求搭建框架，相關(guān)軟件則由供應(yīng)商提供，最終的集成與驗(yàn)收測試仍由OEM完成。為保證每個(gè)部件都經(jīng)過嚴(yán)格的安全性與可靠性測試與驗(yàn)證，測試時(shí)間會(huì)被不斷拉長，開發(fā)周期整體的反饋時(shí)間也會(huì)遭到拖延。

 

在常規(guī)的軟件開發(fā)周期中，以十六進(jìn)制格式保存的數(shù)據(jù)通常需要在多個(gè)團(tuán)隊(duì)之前循環(huán)，如果有其他供應(yīng)商參與協(xié)作，整體開發(fā)周期會(huì)被拖得更長。同時(shí)，隨著汽車功能與設(shè)計(jì)的不斷創(chuàng)新，每一次新的開發(fā)都會(huì)導(dǎo)致ECU的測試變得更為簡單。昂貴的硬件測試成本和有限的工程師工作量是OEM當(dāng)前最受掣肘的原因。

 

為了能在激烈的市場競爭格局下跟上時(shí)代步伐，在保證安全的同時(shí)，拖短交付周期、高效完成交付，OEM必須采用另外的測試方法。

 

2.數(shù)字孿生：讓ECU在數(shù)字環(huán)境中“栩栩如生”

通過仿真來搭建車身部件以及相關(guān)機(jī)制數(shù)字孿生的虛擬ECU模型，在早期階段完成排錯(cuò)和概念驗(yàn)證已成為提高汽車電子開發(fā)效率的關(guān)鍵。

相較于真實(shí)硬件，虛擬ECU有著下列優(yōu)勢：

• 數(shù)量幾乎無限并且搭建速度快，軟件人員不受硬件數(shù)量和硬件開發(fā)周期的限制，隨時(shí)進(jìn)行軟件開發(fā)和測試；
• 具有非常強(qiáng)的可觀測性，能夠隨時(shí)觀察和修改內(nèi)存變量甚至硬件狀態(tài)，為測量和標(biāo)定帶來巨大的效率提升（可能支持自動(dòng)化標(biāo)定）；
• 支持無人干預(yù)的自動(dòng)化測試。

然而，ECU作為嵌入式系統(tǒng)必然伴隨繁多的處理器類型和外設(shè)總線，如何快速且正確地完成仿真建模，保持其運(yùn)行性能符合汽車電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求則是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

 

3.國產(chǎn)自主、契合需求的仿真軟件

天目全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真軟件SkyEye，作為基于可視化建模的硬件行為級(jí)仿真平臺(tái)，能夠?yàn)槠嘐CU所需的嵌入式軟件提供虛擬化運(yùn)行環(huán)境，開發(fā)、測試人員可在該虛擬運(yùn)行環(huán)境上進(jìn)行軟件開發(fā)、軟件測試和軟件驗(yàn)證活動(dòng)。小到芯片，大到系統(tǒng)，SkyEye均可進(jìn)行模擬。

 

目前 SkyEye 仿真的處理器和外設(shè)已經(jīng)涵蓋了汽車 ECU 所用到的大部分處理器，如MPC5554、Tricore 系列等。

應(yīng)用基于SkyEye的虛擬ECU，工程師可以：

• 無需關(guān)心真實(shí)線纜繁瑣的連接關(guān)系，工程一次搭建，持續(xù)可復(fù)用；
• 具備真實(shí)CAN總線和INCA硬件的仿真能力，支持?jǐn)?shù)量幾乎無限制的仿真硬件；
• 支持符合AUTOSAR協(xié)議的OS及應(yīng)用程序的運(yùn)行；
• 集成原有標(biāo)定上位機(jī)軟件，外接Simulink模型模擬真實(shí)數(shù)據(jù)。

虛擬ECU的整體設(shè)計(jì)框架如下圖所示：

 

虛擬ECU除了可以顯著減少測試時(shí)間和成本外，還能在開發(fā)過程中為工程師提供各種功能。隨著消費(fèi)級(jí)市場最真實(shí)的反饋、自動(dòng)駕駛商用運(yùn)營的價(jià)值顯露，以及5G技術(shù)下車聯(lián)網(wǎng)對(duì)車輛電子電氣架構(gòu)的要求，虛擬ECU作為團(tuán)隊(duì)無需額外硬件即可進(jìn)行測試和驗(yàn)證的關(guān)鍵推動(dòng)因素，無疑已成為推動(dòng)汽車軟件開發(fā)的加速器。

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