تغيير تطوير نظام السيارة إلى اليسار مع وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية

لطالما كان تطوير المحتوى الكهربائي والإلكتروني للمركبات تحديًا هندسيًا وتصنيعيًا. الطريق عبارة عن بيئة قاسية بشكل استثنائي للمكونات: تتغير درجة الحرارة والرطوبة باستمرار بينما تضرب الضوضاء والاهتزاز جميع أجزاء السيارة. تتطلب طبيعة السفر عالي السرعة الأمان والموثوقية ، والتي يجب تحقيقها في ظل وجود عوامل بيئية صعبة. علاوة على ذلك ، هناك العديد من المكونات داخل السيارة التي يجب أن تتفاعل على أساس مستمر ، لذا فإن الاتصال القوي داخل الهيكل أمر ضروري. مع كل هذه التحديات ، يحتاج المطورون إلى العثور على عيوب التصميم والقيود في أقرب وقت ممكن حتى يمكن تصحيحها. لقد فات الأوان في المشروع للانتظار حتى تكون المركبات النموذجية على الطريق لإجراء اختبار شامل.

اعتمدت عملية تطوير المركبات التقليدية في الغالب على اختبار مقاعد البدلاء ، متبوعة باختبارات الطريق عند توفر النماذج الأولية. بالنسبة لمعظم النظام ، من الممكن تصميم وتكرار إعدادات اختبار الفوق. إنها مكلفة في البناء ، ولكن يمكن إنشاؤها في وقت مبكر وبتكلفة أقل من النماذج الأولية. يمثل اختبار مقاعد البدلاء في وقت واحد "تحولًا يسارًا" هامًا في التنمية ، لكنه لم يعد كافياً. غالبًا ما تحتوي الأنظمة الإلكترونية للمركبات اليوم على شرائح مخصصة تتطلب شهورًا لتصنيعها ، لذا فإن العثور على أخطاء في التصميم على المقعد يتسبب في حدوث تأخيرات كبيرة في الجدول الزمني. علاوة على ذلك ، يصعب العثور على بعض أنواع الأخطاء لأنها تتطلب حقن أخطاء يمكن أن تلحق الضرر بإعدادات مقاعد البدلاء. يحتاج المطورون إلى نهج أكثر مرونة يوفر تحولًا جذريًا إلى اليسار.

الحل المنطقي هو نماذج افتراضية للأنظمة الإلكترونية للمركبات. يمثل تمثيل الأنظمة في البرنامج والتحقق من خلال المحاكاة طريقة قوية يمكن أن تحدث قبل تصنيع أي رقائق. يمكن حقن الأعطال دون التأثير السلبي على النموذج الأولي ، لذلك يمكن التحقق من الاستجابات التصحيحية التي يفرضها معيار الأمان ISO 26262. يمكن تكرار النماذج الأولية الافتراضية بسرعة وبتكلفة زهيدة ، مما يجعلها متاحة لمزيد من أعضاء فريق التطوير. يعد هذا ذا قيمة خاصة لمطوري البرامج المضمنة ، الذين طلبوا تاريخياً إعدادات مقاعد البدلاء لاختبار الكود الخاص بهم. وفقًا لـ Morgan Stanley Research ، فإن جزء البرنامج من قيمة السيارة سينمو من 10٪ اليوم إلى 60٪ في المستقبل القريب. تحولت النماذج الأولية الافتراضية إلى مهام البرمجة الحاسمة مع البرنامج في اختبار الحلقة (SiL).

ربما لا تستفيد أي أجزاء من الأنظمة الإلكترونية للمركبات من هذا النهج أكثر من وحدات التحكم في المحرك (ECUs). تقوم هذه المكونات بجمع المعلومات من العديد من أجهزة الاستشعار الموجودة في الهيكل ، وتفسير البيانات ، وضبط أداء المحرك والمركبة من خلال التحكم في سلسلة من المشغلات. تتضمن المستشعرات التقليدية تلك التي تقيس تدفق الهواء ، ودرجة حرارة الهواء ، ودرجة حرارة سائل التبريد ، والضغط المتشعب ، وموضع الخانق وسرعة السيارة ، وتتحكم المشغلات التقليدية في خليط الهواء والوقود في المحرك ، وتوقيت الاشتعال ، وسرعة التباطؤ وغيرها من المعلمات. زادت أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) والمركبات المستقلة بشكل كبير من دور وحدات التحكم الإلكترونية ، التي تجمع الآن بيانات المستشعر من الكاميرات والرادار والليدار ، وقد تتحكم في كل جانب من جوانب تشغيل السيارة ، بما في ذلك التسارع والفرملة والتوجيه.

تعتمد وحدات التحكم الإلكترونية الحديثة على المعالجات الدقيقة وتحتوي على محتوى برمجيات هام. لذلك ، تعد وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية أجزاء رئيسية من أي نموذج أولي افتراضي لنمذجة واختبار كل من الأجهزة والبرامج المدمجة للأنظمة الإلكترونية للمركبة. كمزود لحلول تطوير السيارات والمركبات الأخرى ، تدعم Synopsys وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية والنماذج الأولية الافتراضية من نظام إلى برنامج مع مجموعة من المنتجات المتقدمة. وتشمل هذه سينوبسيس فضي، منصة افتراضية لوحدة التحكم الإلكترونية تنقل التطوير من منصات مقاعد البدلاء إلى جهاز كمبيوتر شخصي (PC) من أجل التطوير التكراري السريع والفعال لبرنامج وحدة التحكم الإلكترونية.

باستخدام Silver ، يمكن للمهندسين إنشاء وحدات تحكم إلكترونية افتراضية تعمل كنماذج لتنفيذ البرامج للوحدات المادية. يمكن محاكاة أجزاء مختلفة من برنامج وحدة التحكم الإلكترونية مثل برامج التطبيقات (ASW) وطبقات البرامج الأساسية (BSW). يوفر حل Synopsys اتصالاً شاملاً وتكاملًا تجريبيًا مع جميع أجزاء النظام البيئي لأدوات السيارات. يدير Silver عمليات محاكاة SIL لتطوير برنامج ECU واختبار التفاعل بين مكونات السيارة. عندما تستلزم هذه المحاكاة تشغيل كود الإنتاج ، يقوم برنامج Virtualizer بتنفيذ الثنائيات الفعلية التي سيتم تشغيلها في السيارة. يوفر هذا محاكاة دقيقة للغاية لسلوك النظام ويمنع المفاجآت عند تشغيل البرنامج في النماذج الأولية المادية. تجري Silver أيضًا اختبارات على مستوى النظام لتحقيق مستوى عالٍ من التغطية.

تقليديًا ، تعمل معظم النماذج الأولية الافتراضية لإلكترونيات المركبات على أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows. أحد الجوانب المهمة في حل Synopsys هو أنه يدعم Linux وكذلك Windows. يتيح ذلك للمطورين كتابة التعليمات البرمجية وإنشاء وحدات تحكم إلكترونية افتراضية وتشغيل الاختبارات وتصحيح الأخطاء كلها على محطة عمل Linux. ليست هناك حاجة للتبديل بين بيئات Windows و Linux ، مما يتيح حلقات محاكاة تفاعلية ضيقة مع فترات زمنية قصيرة. يدعم نهج سينوبسيس أيضًا التكامل المستمر (CI) واختبار وحدة التحكم الإلكترونية الافتراضية. في كل مرة يلتزم فيها المبرمجون ببرنامج جديد أو تم تغييره ، يؤدي ذلك إلى تشغيل تحديث تلقائي للنموذج الفضي من محطة عمل Linux إلى البنية الأساسية لخادم Linux في السحابة ، حيث تحدث عملية الإنشاء والاختبار. يتم دعم كل من الاختبارات قصيرة المدى للتحقق من البرنامج والتشغيلات الشاملة بين عشية وضحاها مع الاختبارات طويلة المدى.

ترك تحول وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية عملية التطوير باختبار سابق وحلقات ردود فعل أسرع ، فهي قابلة للتطوير وأقل تكلفة عبر فرق المشروع ، كما أنها تجعل تصحيح الأخطاء أسهل. تعمل في بيئة النماذج الأولية الافتراضية SiL ، فهي تتيح المركبات الأكثر أمانًا عن طريق اختبار الأخطاء التي يصعب إدخالها في إعدادات مقاعد البدلاء أو النماذج الأولية. تعد وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية جزءًا أساسيًا من تطوير الأنظمة الإلكترونية المعقدة للمركبات. أ ورقة بيضاء يتوفر بمزيد من التفاصيل الفنية حول كيفية عمل التصميم وتدفق الاختبار. هناك أيضًا "يوم النماذج الأولية الافتراضي - الفضي: تسريع ابتكارك باستخدام وحدات التحكم الإلكترونية الافتراضية" يوم الأربعاء 10 نوفمبر 2021. سيشارك قادة الصناعة من سينوبسيس ودايملر وهيونداي ترانزيس أحدث الابتكارات والمنهجيات والتجارب باستخدام Synopsys Silver Virtual وحدة نقدية أوروبية. مزيد من المعلومات وتفاصيل التسجيل متوفرة هنا.