Changement de développement du système de véhicule laissé avec des calculateurs virtuels

Le développement de contenu électrique et électronique pour les véhicules a toujours été un défi d'ingénierie et de fabrication. La route est un environnement exceptionnellement rude pour les composants : la température et l’humidité changent constamment tandis que le bruit et les vibrations frappent toutes les pièces du véhicule. La nature des déplacements à grande vitesse exige sécurité et fiabilité, qui doivent être obtenues en présence de facteurs environnementaux difficiles. De plus, de nombreux composants au sein d’un véhicule doivent interagir en permanence. Une communication robuste à l’intérieur du châssis est donc essentielle. Face à tous ces défis, les développeurs doivent détecter les défauts et limitations de conception le plus tôt possible afin de pouvoir les corriger. Il est bien trop tard dans le projet pour attendre que les prototypes soient sur la route pour effectuer des tests approfondis.

Le processus traditionnel de développement de véhicules repose principalement sur des essais au banc, suivis d'essais sur route lorsque des prototypes sont disponibles. Pour une grande partie du système, il est possible de concevoir et de reproduire des configurations de test sur table. Leur construction est coûteuse, mais ils peuvent être créés plus tôt et à moindre coût que les prototypes. Les tests sur banc représentaient autrefois un « virage à gauche » important dans le développement, mais cela ne suffit plus. Les systèmes électroniques des véhicules d'aujourd'hui contiennent souvent des puces personnalisées dont la fabrication nécessite des mois, donc la découverte de bugs de conception sur le banc entraîne des retards importants dans le calendrier. De plus, certains types de bugs sont difficiles à trouver car ils nécessitent l’injection de défauts pouvant endommager les configurations du banc. Les développeurs ont besoin d’une approche plus flexible permettant un changement radical vers la gauche.

La solution logique réside dans les prototypes virtuels pour les systèmes électroniques des véhicules. La représentation des systèmes dans un logiciel et la vérification par simulation sont une méthode puissante qui peut être utilisée avant la fabrication de puces. Des défauts peuvent être injectés sans impact négatif sur le prototype, de sorte que les réponses correctives exigées par la norme de sécurité ISO 26262 peuvent être vérifiées. Les prototypes virtuels peuvent être répliqués rapidement et à moindre coût, ce qui les rend accessibles à un plus grand nombre de membres de l'équipe de développement. Ceci est particulièrement utile pour les développeurs de logiciels embarqués, qui ont toujours eu besoin de configurations de banc pour tester leur code. Selon Morgan Stanley Research, la part logicielle de la valeur d'un véhicule passera de 10 % aujourd'hui à 60 % dans un avenir proche. Les prototypes virtuels ont laissé les tâches de programmation critiques aux tests de logiciels en boucle (SiL).

Aucune partie des systèmes électroniques des véhicules ne bénéficie peut-être davantage de cette approche que les unités de commande du moteur (ECU). Ces composants collectent des informations provenant d'une multitude de capteurs intégrés au châssis, interprètent les données et ajustent les performances du moteur et du véhicule en contrôlant une série d'actionneurs. Les capteurs traditionnels comprennent ceux qui mesurent le débit d'air, la température de l'air, la température du liquide de refroidissement, la pression du collecteur, la position du papillon et la vitesse du véhicule, et les actionneurs traditionnels contrôlent le mélange air-carburant du moteur, le calage de l'allumage, le régime de ralenti et d'autres paramètres. Les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) et les véhicules autonomes ont considérablement accru le rôle des calculateurs, qui collectent désormais les données des capteurs des caméras, des radars et des lidar, et peuvent contrôler tous les aspects du fonctionnement du véhicule, y compris l'accélération, le freinage et la direction.

Les calculateurs modernes sont basés sur des microprocesseurs et disposent d'un contenu logiciel important. Par conséquent, les calculateurs virtuels sont des éléments clés de tout prototype virtuel pour modéliser et tester à la fois le matériel et les logiciels embarqués pour les systèmes électroniques des véhicules. En tant que fournisseur de solutions pour le développement d'automobiles et d'autres véhicules, Synopsys prend en charge les calculateurs virtuels et le prototypage virtuel du système au logiciel avec un ensemble de produits avancés. Ceux-ci incluent les Synopsys Argent, une plate-forme de calculateur virtuel qui déplace le développement des plates-formes de banc vers un ordinateur personnel (PC) pour un développement itératif rapide et efficace du logiciel de calculateur.

Avec Silver, les ingénieurs peuvent créer des calculateurs virtuels qui servent de modèles d'exécution logicielle des unités physiques. Différentes parties du logiciel ECU telles que les couches de logiciel d'application (ASW) et de logiciel de base (BSW) peuvent être virtualisées et simulées. La solution Synopsys offre une connectivité étendue et une intégration de tests avec toutes les parties de l'écosystème d'outillage automobile. Silver exécute des simulations SIL pour développer un logiciel ECU et tester l'interaction entre les composants du véhicule. Lorsque ces simulations impliquent l’exécution de code de production, Virtualizer exécute les binaires réels qui s’exécuteront dans le véhicule. Cela fournit des simulations très précises du comportement du système et évite les surprises lorsque le logiciel est exécuté dans les prototypes physiques. Silver effectue également des tests au niveau du système pour atteindre un niveau élevé de couverture.

Traditionnellement, la plupart des prototypes virtuels destinés à l’électronique automobile fonctionnent sur des PC Windows. Un aspect important de la solution Synopsys est qu'elle prend en charge Linux ainsi que Windows. Cela permet aux développeurs d'écrire du code, de créer des calculateurs virtuels, d'exécuter des tests et de déboguer le tout sur un poste de travail Linux. Il n'est pas nécessaire de basculer entre les environnements Windows et Linux, ce qui permet des boucles de simulation interactives étroites avec des délais d'exécution courts. L'approche Synopsys prend également en charge l'intégration continue (CI) et le test de l'ECU virtuel. Chaque fois que les programmeurs valident un logiciel nouveau ou modifié, cela déclenche une mise à jour automatique du modèle Silver d'un poste de travail Linux vers l'infrastructure de serveur Linux dans le cloud, où se déroule le processus de construction et de test. Les tests de courte durée pour vérifier le logiciel et les exécutions exhaustives de nuit avec des tests de longue durée sont pris en charge.

Les calculateurs virtuels ont quitté le processus de développement avec des tests plus précoces et des boucles de rétroaction plus rapides, ils sont évolutifs et moins coûteux entre les équipes de projet, et ils facilitent le débogage. Opérant dans un environnement de prototypage virtuel SiL, ils permettent de rendre les véhicules plus sûrs en testant des défauts qui seraient difficiles à introduire dans des configurations de banc ou des prototypes. Les calculateurs virtuels constituent un élément essentiel du développement de systèmes électroniques automobiles complexes. UN papier blanc est disponible avec plus de détails techniques sur le fonctionnement de la conception et du flux de test. Il y aura également le prochain « Virtual Prototyping Day – Silver : Accelerate Your Innovation with Virtual ECUs » le mercredi 10 novembre 2021. Les leaders de l'industrie de Synopsys, Daimler et Hyundai Transys partageront les dernières innovations, méthodologies et expériences utilisant Synopsys Silver Virtual. ECU. Plus d’informations et les détails d’inscription sont disponibles ici.