Cambio de desarrollo del sistema del vehículo dejado con ECU virtuales

El desarrollo de contenido eléctrico y electrónico para vehículos siempre ha sido un desafío de ingeniería y fabricación. La carretera es un entorno excepcionalmente duro para los componentes: la temperatura y la humedad cambian constantemente mientras que el ruido y las vibraciones golpean todas las partes del vehículo. La naturaleza de los viajes a alta velocidad requiere seguridad y confiabilidad, lo que debe lograrse en presencia de factores ambientales difíciles. Además, hay muchos componentes dentro de un vehículo que deben interactuar de manera continua, por lo que es esencial una sólida comunicación dentro del chasis. Con todos estos desafíos, los desarrolladores necesitan encontrar fallas y limitaciones de diseño lo antes posible para que puedan corregirse. Es demasiado tarde en el proyecto para esperar hasta que los vehículos prototipo estén en la carretera para realizar pruebas exhaustivas.

El proceso tradicional de desarrollo de vehículos se ha basado principalmente en pruebas de banco, seguidas de pruebas en carretera cuando los prototipos están disponibles. Para gran parte del sistema, es posible diseñar y replicar configuraciones de prueba de banco. Son costosos de construir, pero se pueden crear antes y a un costo menor que los prototipos. Las pruebas de banco en un momento representaron un "cambio a la izquierda" significativo en el desarrollo, pero ya no es suficiente. Los sistemas electrónicos vehiculares de hoy en día contienen con frecuencia chips personalizados que requieren meses para fabricarse, por lo que encontrar errores de diseño en el banco causa grandes retrasos en el cronograma. Además, algunos tipos de errores son difíciles de encontrar ya que requieren inyectar fallas que pueden dañar las configuraciones del banco. Los desarrolladores necesitan un enfoque más flexible que proporcione un cambio drástico a la izquierda.

La solución lógica son los prototipos virtuales para sistemas electrónicos vehiculares. La representación de los sistemas en el software y la verificación en la simulación es un método poderoso que puede ocurrir antes de que se fabriquen los chips. Las fallas se pueden inyectar sin un impacto adverso en el prototipo, por lo que se pueden verificar las respuestas correctivas exigidas por el estándar de seguridad ISO 26262. Los prototipos virtuales se pueden replicar de forma rápida y económica, lo que los pone a disposición de más miembros del equipo de desarrollo. Esto es especialmente valioso para los desarrolladores de software integrado, que históricamente han requerido configuraciones de banco para probar su código. Según Morgan Stanley Research, la porción de software del valor de un vehículo crecerá del 10% actual al 60% en el futuro cercano. El cambio de prototipos virtuales dejó las tareas críticas de programación con pruebas de software en el bucle (SiL).

Quizás ninguna parte de los sistemas electrónicos vehiculares se beneficie más de este enfoque que las unidades de control del motor (ECU). Estos componentes recopilan información de una multitud de sensores en el chasis, interpretan los datos y ajustan el rendimiento del motor y del vehículo controlando una serie de actuadores. Los sensores tradicionales incluyen aquellos que miden el flujo de aire, la temperatura del aire, la temperatura del refrigerante, la presión del colector, la posición del acelerador y la velocidad del vehículo, y los actuadores tradicionales controlan la mezcla de aire y combustible del motor, el tiempo de encendido, la velocidad de ralentí y otros parámetros. Los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y los vehículos autónomos han aumentado considerablemente el papel de las ECU, que ahora recopilan datos de sensores de cámaras, radares y lidar, y pueden controlar todos los aspectos del funcionamiento del vehículo, incluida la aceleración, el frenado y la dirección.

Las ECU modernas se basan en microprocesadores y tienen un importante contenido de software. Por lo tanto, las ECU virtuales son partes clave de cualquier prototipo virtual para modelar y probar tanto el hardware como el software integrado para los sistemas electrónicos del vehículo. Como proveedor de soluciones para el desarrollo de automóviles y otros vehículos, Synopsys admite ECU virtuales y prototipos virtuales desde el sistema hasta el software con un conjunto de productos avanzados. Estos incluyen Sinopsis Silver, una plataforma de ECU virtual que mueve el desarrollo de plataformas de banco a una computadora personal (PC) para un desarrollo iterativo rápido y eficiente del software de ECU.

Con Silver, los ingenieros pueden construir ECU virtuales que sirven como modelos de ejecución de software de las unidades físicas. Se pueden virtualizar y simular diferentes partes del software de la ECU, como el software de aplicación (ASW) y las capas de software básico (BSW). La solución Synopsys proporciona una amplia conectividad e integración de pruebas con todas las partes del ecosistema de herramientas automotrices. Silver ejecuta simulaciones SIL para desarrollar software de ECU y probar la interacción entre los componentes del vehículo. Cuando estas simulaciones implican ejecutar código de producción, Virtualizer ejecuta los archivos binarios reales que se ejecutarán en el vehículo. Esto proporciona simulaciones muy precisas del comportamiento del sistema y evita sorpresas cuando el software se ejecuta en los prototipos físicos. Silver también ejecuta pruebas a nivel de sistema para lograr un alto nivel de cobertura.

Tradicionalmente, la mayoría de los prototipos virtuales de electrónica vehicular se han ejecutado en PC con Windows. Un aspecto importante de la solución Synopsys es que es compatible tanto con Linux como con Windows. Esto permite a los desarrolladores escribir código, crear ECU virtuales, ejecutar pruebas y depurar todo en una estación de trabajo Linux. No es necesario alternar entre entornos Windows y Linux, lo que permite bucles de simulación interactivos ajustados con tiempos de respuesta cortos. El enfoque de Synopsys también es compatible con la integración continua (CI) y la prueba de la ECU virtual. Cada vez que los programadores confirman software nuevo o modificado, se activa una actualización automática del modelo Silver desde una estación de trabajo Linux a una infraestructura de servidor Linux en la nube, donde se produce el proceso de compilación y prueba. Se admiten tanto las pruebas de ejecución corta para verificar el software como las ejecuciones nocturnas exhaustivas con pruebas de ejecución prolongada.

El cambio de las ECU virtuales dejó el proceso de desarrollo con pruebas más tempranas y ciclos de retroalimentación más rápidos, son escalables y menos costosas entre los equipos de proyectos, y facilitan la depuración. Al operar en un entorno de creación de prototipos virtuales SiL, permiten vehículos más seguros al probar fallas que serían difíciles de introducir en prototipos o configuraciones de banco. Las ECU virtuales son una parte esencial del desarrollo de sistemas electrónicos vehiculares complejos. A detalles de la moneda está disponible con más detalles técnicos sobre cómo funciona el diseño y el flujo de prueba. También está el próximo "Día de creación de prototipos virtuales - Plata: acelere su innovación con ECU virtuales" el miércoles 10 de noviembre de 2021. Los líderes de la industria de Synopsys, Daimler y Hyundai Transys compartirán las últimas innovaciones, metodologías y experiencias utilizando Synopsys Silver virtual. ECU. Más información y detalles de registro están disponibles esta página.