傳統(tǒng)V型開(kāi)發(fā)流程向DevOps開(kāi)發(fā)流程轉(zhuǎn)換

一

伴隨著汽車(chē)行業(yè)向新四化的推動(dòng)，車(chē)輛的功能越來(lái)越豐富，車(chē)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(lè)到先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)，消費(fèi)者希望這些功能像手機(jī)應(yīng)用一樣時(shí)刻保持最新，導(dǎo)致汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)由V型開(kāi)發(fā)流程轉(zhuǎn)向DevOps敏捷開(kāi)發(fā)，以幫助軟件團(tuán)隊(duì)縮短開(kāi)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(cè)試)，CD(持續(xù)交付)，通過(guò)工具平臺(tái)使得構(gòu)建、測(cè)試、發(fā)布軟件能夠更加的快捷、頻繁和可靠。”

? 為應(yīng)對(duì)流程轉(zhuǎn)變上的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可將軟硬件解耦后，硬件和軟件的部分各自按照獨(dú)立時(shí)間線來(lái)開(kāi)發(fā)，并在進(jìn)行軟件更改后無(wú)需對(duì)整個(gè)車(chē)輛進(jìn)行重新驗(yàn)證，純軟件的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證過(guò)程從原型車(chē)或者硬件在環(huán)測(cè)試過(guò)渡到軟件在環(huán)(SIL)的測(cè)試驗(yàn)證。這種軟硬解耦的方式同時(shí)也迎合了當(dāng)下將ECU功能整合到中央計(jì)算單元或域控制器的趨勢(shì)，在多合一控制器融合的過(guò)程中發(fā)揮作用，軟件模塊可以在不同的硬件平臺(tái)運(yùn)行, 并在車(chē)輛整個(gè)生命周期內(nèi)更新。

二

軟件在環(huán)的應(yīng)用場(chǎng)景

快速變更的功能需求下敏捷開(kāi)發(fā)及快速迭代。

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

在高頻率OTA云端升級(jí)軟件的情況下自動(dòng)化持續(xù)驗(yàn)證。

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

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

三

什么是虛擬ECU

虛擬ECU簡(jiǎn)稱vECU，表示脫離真實(shí)硬件依賴后基于PC獨(dú)立編譯和運(yùn)行的軟件，vECU所包含的內(nèi)容通常可由ASW,vBSW,vCDD以及RTE這幾個(gè)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(duì)于功能測(cè)試驗(yàn)證工程師，通常他會(huì)拿到一個(gè)帶有軟件的完整ECU，在硬件在環(huán)或?qū)嵻?chē)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)測(cè)試過(guò)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(wèn)題，測(cè)試效率受硬件條件限制，難以高效的完成測(cè)試任務(wù)。但對(duì)于ECU內(nèi)與硬件無(wú)關(guān)功能，解耦ECU代碼后生成vECU即可運(yùn)行在PC上直接測(cè)試目標(biāo)代碼，數(shù)據(jù)采集和驗(yàn)證過(guò)程同真實(shí)環(huán)境軟件測(cè)試工具一致，如INCA、Debugger調(diào)試器等。

對(duì)功能開(kāi)發(fā)工程師來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證功能時(shí)需要在完整ECU軟件上進(jìn)行集成并驗(yàn)證功能，該集成過(guò)程通常由軟件集成工程師負(fù)責(zé)，軟件集成工程師在集成該功能同時(shí)還需考慮ECU平臺(tái)化bugfix,底層芯片配置等方方面面因素，導(dǎo)致反饋過(guò)程冗長(zhǎng)，迭代效率低效的問(wèn)題。其實(shí)對(duì)于生成的ECU功能代碼，依然將這一部分代碼封裝成一個(gè)vECU并進(jìn)行仿真測(cè)試，可以在任意時(shí)間終止仿真并進(jìn)行Debug，還可以在功能驗(yàn)證過(guò)程中根據(jù)需要對(duì)vECU做預(yù)標(biāo)定從而提前驗(yàn)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(chǎng)景也會(huì)越來(lái)越多。如下圖中隨著虛擬化和自動(dòng)化程度提升，vECU使用場(chǎng)景能逐步過(guò)渡到第二和第三個(gè)階段。

簡(jiǎn)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(yùn)行在常規(guī)PC仿真環(huán)境上，以更早和更快的方式進(jìn)行測(cè)試及調(diào)試。

四

虛擬控制器vECU的分類(lèi)

生成虛擬控制器的方式有兩種，一種是通過(guò)C源碼經(jīng)過(guò)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(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)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(yùn)行在目標(biāo)芯片的指令模擬器上來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)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(lèi)通過(guò)C源碼的構(gòu)建方式生成的vECU，Type-4為第二類(lèi)通過(guò)目標(biāo)程序運(yùn)行在目標(biāo)芯片指令模擬器的方式實(shí)現(xiàn)vECU。 ?

Type-4 vECU雖然可執(zhí)行的是同一個(gè)目標(biāo)hex文件，但考慮到Type-4 vECU本身緩慢的運(yùn)行效率及芯片迭代所帶來(lái)大量工程，當(dāng)前多數(shù)用戶會(huì)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(yùn)行效率、仿真時(shí)的在線Debug、解耦硬件（芯片）以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果更快的反饋時(shí)間。

雖然采用vECU來(lái)驗(yàn)證有諸多優(yōu)勢(shì)，但用其進(jìn)行測(cè)試和仿真時(shí)仍有一定限制，比如無(wú)法評(píng)估和分析諸如軟件上的時(shí)間表現(xiàn)、CPU負(fù)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(jìn)制庫(kù)文件構(gòu)建成虛擬 ECU。

虛擬ECU可在虛擬仿真環(huán)境中對(duì)ECU軟件進(jìn)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(kù)文件(lib)或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(dll)，與通過(guò)ARXML配置 Classic Autosar 代碼不同，進(jìn)行vECU集成和配置時(shí)只需維護(hù)唯一個(gè)YAML文件，YAML文件是一個(gè)文本形式的配置文件。VECU-BUILDER通過(guò)YAML文件的配置信息將代碼封裝成FMU格式的目標(biāo)文件。

YAML文件包含編譯配置信息、所需集成的C代碼或者庫(kù)文件、vECU的輸入輸出端口以及任務(wù)調(diào)度的入口函數(shù)，該配置文件可在vECU增量編譯的過(guò)程中重復(fù)使用。

構(gòu)建虛擬ECU工具演示

vECU生成演示

vECU測(cè)試及Debug

六

軟硬件解耦后的vECU應(yīng)用案例

軟硬件解耦后vECU的集成和測(cè)試可以覆蓋從模塊測(cè)試到系統(tǒng)集成測(cè)試。

以下列舉5個(gè)典型的應(yīng)用案例

案例1（?短周期內(nèi)在SIL環(huán)境下ASW的持續(xù)性開(kāi)發(fā)）

案例描述：

1.集成ECU應(yīng)用層軟件產(chǎn)品代碼成vECU，生成可執(zhí)行SIL文件。

2.在試驗(yàn)環(huán)境上運(yùn)行SIL，該測(cè)試環(huán)境等價(jià)于目標(biāo)環(huán)境（相同仿真、測(cè)試和標(biāo)定工具）。

3.預(yù)集成虛擬化通訊協(xié)議棧的vECU可以是該SIL環(huán)境的一部分。

案例2 （仿真時(shí)間或?qū)崟r(shí)時(shí)間下的SIL集成測(cè)試）

案例描述：

1.集成測(cè)試帶有一個(gè)或多個(gè)vECU，滿足相關(guān)的功能需求。

2.基于不同的應(yīng)用案例，可在時(shí)間基準(zhǔn)上調(diào)節(jié)仿真時(shí)間。

3.使用ECUTest或TPT或Robot Framework框架進(jìn)行vECU的集成測(cè)試。

案例3（?vECU虛擬標(biāo)定）

案例描述：SIL環(huán)境用于執(zhí)行vECU以及經(jīng)標(biāo)定過(guò)的被控對(duì)象模型，針對(duì)軟件在環(huán)中特定客戶項(xiàng)目或者車(chē)輛調(diào)整vECU的標(biāo)定參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)標(biāo)定。