虛擬 ECU 在 ECU 開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證中的重要性

虛擬 ECU（vECU）極大地改變了汽車行業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)與測(cè)試方式，通過(guò)在虛擬環(huán)境中仿真物理 ECU 的功能，vECU 加速了軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試進(jìn)程，大幅減少了對(duì)物理硬件的依賴。這使得軟件團(tuán)隊(duì)即便在尚無(wú)實(shí)際硬件的開(kāi)發(fā)初期也能啟動(dòng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試工作。更重要的是，它能支撐軟件定義汽車（SDV）流程（如持續(xù)集成與持續(xù)部署），在整個(gè)軟件生命周期中均可利用 vECU，實(shí)現(xiàn)功能開(kāi)發(fā)和漏洞修復(fù)的快速迭代。

因此，對(duì)于新思科技 Silver 這類軟件在環(huán)（SIL）工具而言，滿足行業(yè)最新需求至關(guān)重要，比如支持 FreeRTOS 等開(kāi)源操作系統(tǒng)的虛擬化，這使客戶能夠在已知的熟悉的流程中使用 Silver 構(gòu)建 vECU。Silver 工具極大簡(jiǎn)化了創(chuàng)建基于 FreeRTOS 的 vECU 流程，實(shí)現(xiàn)了基于 FreeRTOS 的 vECU 的確定性執(zhí)行和測(cè)試場(chǎng)景可復(fù)現(xiàn)。

FreeRTOS 在汽車 ECU 中的使用

數(shù)十年來(lái)，汽車軟件領(lǐng)域一直由 AUTOSAR Classic 標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)，這是一項(xiàng)可靠但較為繁重的標(biāo)準(zhǔn)。但近年來(lái)，原始設(shè)備制造商（OEM）和供應(yīng)商正越來(lái)越多地探究像 FreeRTOS 這樣的輕量級(jí)替代方案。這個(gè)曾被認(rèn)為是微控制器或物聯(lián)網(wǎng)專用的系統(tǒng)，如今開(kāi)始在汽車架構(gòu)中逐漸廣泛被應(yīng)用。

在 SDV 時(shí)代，OEM 不再單純依賴 AUTOSAR Classic 來(lái)開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)專用 ECU。盡管 FreeRTOS 并非 AUTOSAR Classic 的等效替代品，但它為嵌入式設(shè)備開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了顯著價(jià)值。FreeRTOS 是一款輕量級(jí)開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），特別適合對(duì)資源需求較低的應(yīng)用。它基于 FreeRTOS 許可證發(fā)布，這是一種類似 MIT 的寬松許可證，且支持所有主流架構(gòu)（Arm、RISC-V、MIPS、英特爾），使開(kāi)發(fā)者在選擇合適的微控制器（MCU）和半導(dǎo)體供應(yīng)商時(shí)具有很大的靈活性。例如，英飛凌也在其 MCU 入門套件中提供了 FreeRTOS 支持。

OEM 使用 FreeRTOS 的益處：

另一方面，F(xiàn)reeRTOS 并未提供現(xiàn)成的車規(guī)級(jí)中間件棧及相關(guān)工具。由于缺乏通信、診斷、系統(tǒng)狀態(tài)管理等關(guān)鍵中間件功能，OEM 開(kāi)發(fā)者不得不另辟蹊徑，尋找個(gè)性化解決方案。因此，如今的 OEM 廠商嘗試基于 FreeRTOS 與 AUTOSAR Classic 模塊的混合解決方案也就不足為奇了。

事實(shí)上，這也帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)：

盡管 AUTOSAR 依舊是安全關(guān)鍵型 ECU 的主流解決方案，但 SAFERTOS2 也為在安全關(guān)鍵型系統(tǒng)中使用 FreeRTOS 提供了一種解決方案。

此外，我們正目睹市場(chǎng)向以下領(lǐng)域的明確轉(zhuǎn)型：

基于微服務(wù)的架構(gòu)

區(qū)域控制器

軟件定義汽車

這些概念需要模塊化、可擴(kuò)展的軟件予以支持，而在諸多領(lǐng)域，AUTOSAR Classic 顯得過(guò)于僵化且資源占用過(guò)高。FreeRTOS 正在填補(bǔ)這一空白，不斷獲得更多市場(chǎng)份額。

新思科技在基于 FreeRTOS 控制器 SIL 仿真驗(yàn)證方案的領(lǐng)先地位

一直以來(lái)，新思科技 Silver 始終致力于提供與軟件棧及框架無(wú)關(guān)的仿真解決方案。如今，這一努力使得客戶能夠使用同等成熟的仿真能力與專業(yè)技術(shù)，探索和應(yīng)用諸如 FreeRTOS/SAFERTOS 等用于汽車軟件開(kāi)發(fā)的新方法。Silver 提供了一套全面的車規(guī)級(jí)開(kāi)發(fā)驗(yàn)證環(huán)境（同樣適用于基于RTOS的ECU），其特性包括：

vECU 創(chuàng)建及與廣泛協(xié)同仿真和第三方工具生態(tài)的集成，實(shí)現(xiàn)基于汽車標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)、多節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證與確認(rèn)

仿真時(shí)間與主機(jī)系統(tǒng)時(shí)間解耦，確定性的任務(wù)調(diào)度，確保仿真結(jié)果可復(fù)現(xiàn)

支持單核與多核仿真，實(shí)現(xiàn)逼真的模擬運(yùn)行

提供仿真運(yùn)行直觀的交互性激勵(lì)、測(cè)量與調(diào)試操作功能

具備交互式 UI 與無(wú)圖形界面的仿真執(zhí)行能力

支持 Windows 與 Linux 系統(tǒng)

等等

上述特性遠(yuǎn)超其他 RTOS 模擬器功能，其他 RTOS 仿真器顯然難以滿足汽車軟件開(kāi)發(fā)與測(cè)試團(tuán)隊(duì)及其供應(yīng)鏈的需求。

新思科技的解決方案不僅有助于提前產(chǎn)品量產(chǎn)（SOP）時(shí)間，還能推動(dòng)前文所述的技術(shù)評(píng)估與決策過(guò)程“左移”。例如，可將資源密集型的 AUTOSAR Classic 軟件組件移植到基于輕量級(jí) RTOS 且運(yùn)行于獨(dú)立核的軟件棧上。

以下視頻展示了如何調(diào)試如下 Silver vECU 分布運(yùn)行在 2 個(gè)核上：一個(gè)核運(yùn)行基于 FreeRTOS 的車載充電組件，另外一個(gè)核運(yùn)行基于 MICROSAR 的電池管理系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上，本文概述的一系列高級(jí)功能使得這套 vECU 解決方案成為汽車軟件開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證領(lǐng)域的變革性工具，其強(qiáng)大的集成能力、確定性仿真、多核仿真及靈活的運(yùn)行時(shí)選項(xiàng)，助力工程團(tuán)隊(duì)加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)度，并在項(xiàng)目早期做出明智的技術(shù)決策。憑借對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支持和跨平臺(tái)兼容性，它超越了傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）模擬器，成為現(xiàn)代汽車軟件項(xiàng)目不可或缺的利器。