傳統(tǒng)V型開發(fā)流程向DevOps開發(fā)流程轉(zhuǎn)換

一

伴隨著汽車行業(yè)向新四化的推動，車輛的功能越來越豐富，車內(nèi)控制器的軟件迭代速度更是不斷提升，從智能座艙、信息娛樂到先進駕駛輔助系統(tǒng)，消費者希望這些功能像手機應(yīng)用一樣時刻保持最新，導(dǎo)致汽車軟件開發(fā)由V型開發(fā)流程轉(zhuǎn)向DevOps敏捷開發(fā)，以幫助軟件團隊縮短開發(fā)周期，加速軟件迭代。 ? ?DevOps全稱Developemt and Operations，提倡Continueous Integration(持續(xù)集成)，CT(持續(xù)測試)，CD(持續(xù)交付)，通過工具平臺使得構(gòu)建、測試、發(fā)布軟件能夠更加的快捷、頻繁和可靠?！?/p>

? 為應(yīng)對流程轉(zhuǎn)變上的挑戰(zhàn)，開發(fā)團隊可將軟硬件解耦后，硬件和軟件的部分各自按照獨立時間線來開發(fā)，并在進行軟件更改后無需對整個車輛進行重新驗證，純軟件的開發(fā)和驗證過程從原型車或者硬件在環(huán)測試過渡到軟件在環(huán)(SIL)的測試驗證。這種軟硬解耦的方式同時也迎合了當(dāng)下將ECU功能整合到中央計算單元或域控制器的趨勢，在多合一控制器融合的過程中發(fā)揮作用，軟件模塊可以在不同的硬件平臺運行, 并在車輛整個生命周期內(nèi)更新。

二

軟件在環(huán)的應(yīng)用場景

快速變更的功能需求下敏捷開發(fā)及快速迭代。

盡早進行軟件驗證并發(fā)現(xiàn)和糾正代碼中的重要錯誤，特別是涉及安全相關(guān)的錯誤。

在高頻率OTA云端升級軟件的情況下自動化持續(xù)驗證。

在以上場景下軟件在環(huán)SIL測試能夠脫離硬件而快速驗證控制器的功能代碼。

軟件在環(huán)（SIL）包括三個部分：虛擬控制器（vECU）、被控對象模型或環(huán)境模型（Plant Model）及聯(lián)合仿真平臺(Simulation Middleware Platform)。

三

什么是虛擬ECU

虛擬ECU簡稱vECU，表示脫離真實硬件依賴后基于PC獨立編譯和運行的軟件，vECU所包含的內(nèi)容通?？捎葾SW,vBSW,vCDD以及RTE這幾個部分構(gòu)成，在集成編譯后封裝成基于PC的可執(zhí)行文件。

對于功能測試驗證工程師，通常他會拿到一個帶有軟件的完整ECU，在硬件在環(huán)或?qū)嵻嚟h(huán)境下進行測試，整個測試過程可能受硬件和線束的限制，每當(dāng)遇到軟件的失效首先考慮線束或者硬件通信上的問題，測試效率受硬件條件限制，難以高效的完成測試任務(wù)。但對于ECU內(nèi)與硬件無關(guān)功能，解耦ECU代碼后生成vECU即可運行在PC上直接測試目標(biāo)代碼，數(shù)據(jù)采集和驗證過程同真實環(huán)境軟件測試工具一致，如INCA、Debugger調(diào)試器等。

對功能開發(fā)工程師來說，驗證功能時需要在完整ECU軟件上進行集成并驗證功能，該集成過程通常由軟件集成工程師負責(zé)，軟件集成工程師在集成該功能同時還需考慮ECU平臺化bugfix,底層芯片配置等方方面面因素，導(dǎo)致反饋過程冗長，迭代效率低效的問題。其實對于生成的ECU功能代碼，依然將這一部分代碼封裝成一個vECU并進行仿真測試，可以在任意時間終止仿真并進行Debug，還可以在功能驗證過程中根據(jù)需要對vECU做預(yù)標(biāo)定從而提前驗證預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)。

隨著vECU復(fù)雜程度的逐步提升，vECU使用場景也會越來越多。如下圖中隨著虛擬化和自動化程度提升，vECU使用場景能逐步過渡到第二和第三個階段。

簡而言之，就是將控制器C代碼基于PC環(huán)境編譯后生成FMU格式的可執(zhí)行文件運行在常規(guī)PC仿真環(huán)境上，以更早和更快的方式進行測試及調(diào)試。

四

虛擬控制器vECU的分類

生成虛擬控制器的方式有兩種，一種是通過C源碼經(jīng)過PC的x86編譯器(MinGW或者Visual Studio)后生成vECU目標(biāo)文件，并于PC上進行系統(tǒng)測試和驗證后反饋給研發(fā)工程師。另一種是將C源碼編譯成目標(biāo)芯片的程序（hex文件）后，運行在目標(biāo)芯片的指令模擬器上來進行系統(tǒng)測試后再將結(jié)果反饋給研發(fā)工程師。

如下圖所示，Type-1 vECU、Type-2 vECU和Type-3 vECU為第一類通過C源碼的構(gòu)建方式生成的vECU，Type-4為第二類通過目標(biāo)程序運行在目標(biāo)芯片指令模擬器的方式實現(xiàn)vECU。 ?

Type-4 vECU雖然可執(zhí)行的是同一個目標(biāo)hex文件，但考慮到Type-4 vECU本身緩慢的運行效率及芯片迭代所帶來大量工程，當(dāng)前多數(shù)用戶會采用基于源碼的Type-1、Type-2 和Type-3的vECU生成方式，它可以獲得的更快的運行效率、仿真時的在線Debug、解耦硬件（芯片）以及對實驗結(jié)果更快的反饋時間。

雖然采用vECU來驗證有諸多優(yōu)勢，但用其進行測試和仿真時仍有一定限制，比如無法評估和分析諸如軟件上的時間表現(xiàn)、CPU負載、內(nèi)存資源的消耗以及模擬硬件中斷等特性。

五

構(gòu)建虛擬ECU

VECU-BUILDER 是一款生成虛擬ECU的工具，它將C代碼源文件或者預(yù)編譯后的二進制庫文件構(gòu)建成虛擬 ECU。

虛擬ECU可在虛擬仿真環(huán)境中對ECU軟件進行仿真、調(diào)試和標(biāo)定。

作為集成vECU的環(huán)境，它的輸入可以是C代碼、靜態(tài)庫文件(lib)或動態(tài)鏈接庫(dll)，與通過ARXML配置 Classic Autosar 代碼不同，進行vECU集成和配置時只需維護唯一個YAML文件，YAML文件是一個文本形式的配置文件。VECU-BUILDER通過YAML文件的配置信息將代碼封裝成FMU格式的目標(biāo)文件。