Сдвиг в разработке систем автомобиля с виртуальными блоками управления

Разработка электрического и электронного оборудования для транспортных средств всегда была сложной инженерной и производственной задачей. Дорога представляет собой исключительно суровую среду для компонентов: температура и влажность постоянно меняются, а шум и вибрация воздействуют на все части автомобиля. Характер скоростного движения требует безопасности и надежности, чего необходимо достичь при наличии сложных факторов внешней среды. Кроме того, в автомобиле имеется множество компонентов, которые должны взаимодействовать на постоянной основе, поэтому необходима надежная связь внутри шасси. Несмотря на все эти проблемы, разработчикам необходимо как можно раньше находить недостатки и ограничения конструкции, чтобы их можно было исправить. В рамках проекта уже слишком поздно ждать, пока прототипы транспортных средств отправятся в путь для проведения тщательных испытаний.

Традиционный процесс разработки автомобилей в основном опирался на стендовые испытания, за которыми следовали дорожные испытания, когда прототипы были доступны. Для большей части системы можно спроектировать и воспроизвести стендовые испытательные установки. Их дорого построить, но их можно создать раньше и с меньшими затратами, чем прототипы. Стендовые испытания когда-то представляли собой значительный «сдвиг влево» в разработке, но этого уже недостаточно. Современные автомобильные электронные системы часто содержат специальные чипы, на изготовление которых требуются месяцы, поэтому обнаружение ошибок в конструкции на стенде приводит к серьезным задержкам в графике. Кроме того, некоторые типы ошибок трудно обнаружить, поскольку они требуют внесения ошибок, которые могут повредить стендовые настройки. Разработчикам нужен более гибкий подход, обеспечивающий резкий сдвиг влево.

Логичным решением являются виртуальные прототипы автомобильных электронных систем. Представление систем в программном обеспечении и проверка с помощью моделирования — это мощный метод, который можно использовать до того, как будут изготовлены какие-либо чипы. Неисправности могут быть внесены без негативного воздействия на прототип, поэтому можно проверить корректирующие действия, предусмотренные стандартом безопасности ISO 26262. Виртуальные прототипы можно тиражировать быстро и недорого, что делает их доступными для большего числа членов команды разработчиков. Это особенно ценно для разработчиков встроенного программного обеспечения, которым исторически требовались стендовые установки для тестирования своего кода. По данным Morgan Stanley Research, доля программного обеспечения в стоимости автомобиля вырастет с 10% сегодня до 60% в ближайшем будущем. Смена виртуальных прототипов оставила критически важные задачи программирования с тестированием программного обеспечения в цикле (SiL).

Пожалуй, ни одна часть автомобильных электронных систем не выиграет от этого подхода больше, чем блоки управления двигателем (ЭБУ). Эти компоненты собирают информацию от множества датчиков, встроенных в шасси, интерпретируют данные и регулируют характеристики двигателя и автомобиля, управляя серией исполнительных механизмов. К традиционным датчикам относятся те, которые измеряют поток воздуха, температуру воздуха, температуру охлаждающей жидкости, давление в коллекторе, положение дроссельной заслонки и скорость автомобиля, а традиционные исполнительные механизмы контролируют состав топливовоздушной смеси в двигателе, угол опережения зажигания, частоту вращения холостого хода и другие параметры. Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) и автономные транспортные средства значительно повысили роль ЭБУ, которые теперь собирают данные датчиков с камер, радаров и лидаров и могут контролировать каждый аспект работы автомобиля, включая ускорение, торможение и рулевое управление.

Современные ЭБУ основаны на микропроцессорах и имеют значительное программное обеспечение. Таким образом, виртуальные ЭБУ являются ключевыми частями любого виртуального прототипа для моделирования и тестирования как аппаратного, так и встроенного программного обеспечения электронных систем автомобиля. Являясь поставщиком решений для разработки автомобилей и других транспортных средств, Synopsys поддерживает виртуальные ЭБУ и виртуальное прототипирование от системы до программного обеспечения с помощью набора передовых продуктов. К ним относятся Синопсис Серебро, виртуальная платформа ECU, которая переносит разработку со стендовых установок на персональный компьютер (ПК) для быстрой и эффективной итеративной разработки программного обеспечения ECU.

С помощью Silver инженеры могут создавать виртуальные ЭБУ, которые служат моделями программного исполнения физических блоков. Различные части программного обеспечения ЭБУ, такие как уровни прикладного программного обеспечения (ASW) и базового программного обеспечения (BSW), можно виртуализировать и моделировать. Решение Synopsys обеспечивает широкие возможности подключения и интеграцию тестирования со всеми частями экосистемы автомобильных инструментов. Сильвер запускает моделирование SIL для разработки программного обеспечения ECU и тестирования взаимодействия между компонентами автомобиля. Когда эти симуляции предполагают запуск производственного кода, Virtualizer выполняет фактические двоичные файлы, которые будут работать в автомобиле. Это обеспечивает высокоточное моделирование поведения системы и предотвращает неожиданности при запуске программного обеспечения на физических прототипах. Silver также проводит тесты на уровне системы для достижения высокого уровня покрытия.

Традиционно большинство виртуальных прототипов автомобильной электроники работают на ПК с ОС Windows. Одним из важных аспектов решения Synopsys является то, что оно поддерживает как Linux, так и Windows. Это позволяет разработчикам писать код, создавать виртуальные ЭБУ, запускать тесты и отлаживать все на рабочей станции Linux. Нет необходимости переключаться между средами Windows и Linux, что обеспечивает сжатые интерактивные циклы моделирования с коротким временем обработки. Подход Synopsys также поддерживает непрерывную интеграцию (CI) и тестирование виртуального ЭБУ. Каждый раз, когда программисты фиксируют новое или измененное программное обеспечение, это запускает автоматическое обновление модели Silver с рабочей станции Linux на серверную инфраструктуру Linux в облаке, где происходит процесс сборки и тестирования. Поддерживаются как краткосрочные тесты для проверки программного обеспечения, так и исчерпывающие ночные прогоны с длительными тестами.

Виртуальные ECU смещают процесс разработки за счет более раннего тестирования и более быстрого цикла обратной связи, они масштабируемы и менее затратны для разных проектных групп, а также упрощают отладку. Работая в среде виртуального прототипирования SiL, они повышают безопасность транспортных средств, проверяя неисправности, которые было бы трудно обнаружить в стендовых установках или прототипах. Виртуальные ЭБУ являются неотъемлемой частью разработки сложных автомобильных электронных систем. А технический документ доступен с более подробной технической информацией о том, как работает процесс проектирования и тестирования. В среду, 10 ноября 2021 г., также состоится предстоящий «День виртуального прототипирования — серебро: ускорьте свои инновации с помощью виртуальных ЭБУ». Лидеры отрасли из Synopsys, Daimler и Hyundai Transys поделятся последними инновациями, методологиями и опытом использования виртуального Synopsys Silver. ЭБУ. Подробная информация и подробности регистрации доступны здесь.