新能源汽车整车控制器VCU 硬件在环（HiL）仿真测试方案——干货分享

       HiL的定义：硬件在环是计算机专业术语，亦为硬件在回路，块源其旨在通过使用“硬件在环”（HiL）来显著降低开发时间和成本。什作在开发电气机械元件或系统时，模码e模块过去计算机仿真和实际实验通常是块源分开进行。然而，什作px飞控源码通过采用HiL方式，模码e模块这两者可以结合在一起，块源展现出极大的什作效率提升。

       硬件在环（HiL）主要有三种形式：1）虚拟控制器+虚拟对象=动态仿真系统（纯粹的模码e模块软件系统仿真）；2）虚拟控制器+实际对象=快速控制原型（RCP）仿真系统（系统的一种半实物仿真）；3）实际控制器+虚拟对象=硬件在回路（HiL）仿真系统（系统的另一种半实物仿真）。HiL目前主要有三大硬件平台：NI平台、块源DSpace平台、什作ETAS平台（ETAS已宣布退出HiL业务）。模码e模块本文主要以NI平台介绍VCU HiL系统方案。块源

       VCU HiL测试系统方案：HiL测试系统整体架构包含三层：第一层次为HiL测试系统软硬件架构，什作包括硬件设备、实验管理软件、被测控制器等；第二层次为HiL测试系统开发，基于第一层次软硬件架构进行被测对象仿真模型开发、实时I/O接口匹配、硬线信号匹配及实验定义等；第三层次为HiL测试，包括测试序列开发、激励生成加载、模型参数调试、故障模拟实现及测试分析与评估等。

       VCU HiL测试系统架构主要包括：上位机（PC）、PXI机箱、实时处理器、数据采集板卡、CAN通讯板卡、DIO板卡、电阻模拟板卡、低压可编程电源等。上位机电脑安装Veristand、Teststand软件，通过以太网与PXI机箱中的实时处理器连接。实时处理器运行实时系统（Real Time），安装Veristand终端引擎，通过与上位机数据传输，将仿真模型部署到实时系统中并控制运行状态。PXI机箱提供多种类型的板卡，实现不同信号的模拟和采集功能。

       VCU HiL测试系统主要功能包括：模拟VCU所有硬线输入信号，采集VCU所有硬线输出信号，模拟VCU CAN总线接收信号和接收CAN总线发送信号，通过整车实时仿真模型及I/O接口实现VCU的闭环测试验证，通过软/硬件实现VCU相关电气故障模拟，通过可编程直流电源模拟VCU的供电电源，通过编辑测试序列实现自动化测试，支持VCU所有I/O端口测试验证，支持VCU CAN通讯功能测试验证，跳高高源码支持VCU整车控制策略全功能验证，支持VCU故障诊断功能测试验证，支持VCU极限工况下控制功能测试验证，支持VCU回归测试，支持VCU耐久测试，支持NEDC等典型标准工况测试及自定义工况测试。

       VCU HiL测试系统主要由硬件平台、软件平台和控制模型三部分组成。硬件平台采用分布式设计模式，上位机作为控制核心，下位机以PXI机箱、实时处理器及I/O板卡为核心。系统硬件平台包括PXI机箱、实时处理器、I/O板卡、通讯板卡、电源管理模块、故障注入板卡、低压可编程电源、信号调理模块、机柜及上位机电脑。软件平台包括实验管理软件和自动化测试软件。本方案试验管理软件基于NI VeriStand软件平台，实现系统配置管理和测试管理。自动化测试软件基于NI TestStand软件平台，提供可视化测试序列编辑环境、测试管理功能、测试执行、多线程并行测试、用户管理、测试报告管理、自定义操作员界面、源代码控制整合、数据库记录等功能。仿真模型为纯电动车整车仿真模型，包括车辆纵向动力学模型、驾驶员模型、电机模型、动力电池模型、主减速器模型、虚拟控制器模型、I/O模型、道路及环境模型等，满足电动汽车整车控制策略功能测试验证要求，基于MATLAB/Simulink软件开发，模型精度高，支持用户图形化界面输入数据，实时在线修改模型参数，支持离线和在线仿真，满足新能源汽车HiL测试系统实时性要求，arduino源码下载模型开源、规范、易读。

       HiL测试流程包括测试准备、测试用例开发、测试工程搭建、测试调试、测试总结。测试准备包含被测控制器接口分析、硬件资源分配、控制器线束设计、功能分析、测试计划安排。测试用例开发方法研究是测试的关键点之一，采用合理方法开发测试用例，增加测试覆盖度，减少冗余重复，提高测试效率。测试工程搭建基于实验管理软件和自动化测试软件完成，包括软硬件工程配置、测试界面搭建、模型配置、通讯配置等。测试调试包含冒烟测试、接口测试、自动化测试，测试报告通过HiL测试管理软件执行测试，输出报告。测试总结包括环境、周期、人员、内容分析，问题统计与解决，测试完成情况检查，提交工作成果。

       总结：硬件在环仿真测试系统使用实时处理器运行仿真模型模拟受控对象运行状态，通过I/O接口与被测ECU连接，对ECU进行全面、系统测试。从安全性、可行性和成本考虑，HiL硬件在环仿真测试已成为ECU开发流程中重要环节，减少了实车测试次数，缩短开发时间，降低成本，提高ECU软件质量，降低汽车厂风险。在新能源汽车领域，HiL硬件在环仿真测试对于核心电控系统极为重要。近年来，mip支持源码随着对汽车行业的资本密集投入，新能源汽车HiL测试工程师岗位需求量大，薪资增加，从长远职业规划来看，HiL测试工程师是一个可持续发展的岗位。意昂工课根据多年工程经验，推出了HiL测试课程，基于实际项目案例和岗位需求技能制定教学大纲，采用任务驱动方式引导学员，提升HiL测试实践能力，积累实战经验。对HiL测试感兴趣的学员可私聊沟通。

ECU上的Linux强大的生态系统eculinux

       当今世界越来越智能，物联网已经深刻影响着人类的生活方式。控制器是物联网系统的核心部分，它们实现对智能设备的集中控制和联网。现在，很多控制器用Linux操作系统，基本上所有的新技术系统都具备某种程度的Linux支持，例如电子控制单元（ECU）。 ECU的Linux操作系统作为物联网的前沿，为物联网系统提供了优越的特性，按照特定的硬件规格和特定的应用功能，整个系统由Linux内核提供核心服务，用户空间提供功能性软件。

       Linux在ECU中是由四个层次（内核、PC服务层、应用层和用户界面）组成，一般情况下不需要内核层，但是当应用层需要获取PC服务层的访问和处理，内核层就变得重要了。应用层包含用户空间程序，如操作系统的应用、服务和其他涉及的服务等，而PC服务层是用来实现PC与ECU的支持和通信的。而用户界面就是用户可以输入、输出和修改的来控制系统的地方。

       Linux的重要性在于其功能强大的物联网生态系统。目前，Linux已经开放源代码，任何用户都可以下载它并根据自己的需求来定制和开发对应的操作系统，当软件功能发生变化时，生态系统会自动响应，避免出现数据不统一的情况，更有效地控制和管理物联网系统。

       此外，Linux的安全模型在ECU上起着重要的作用，它可以提供安全的网络通信，识别非法访问，并防止恶意软件破坏ECU系统，直播源码收费从而有效抵御互联网上的网络攻击。因此，Linux在ECU上拥有全面的安全保护，保证信息安全和用户私隐。

       综上所述，Linux在ECU中发挥着重要的作用，尤其是在安全性与生态系统方面。使用Linux ECU，使用户能够完整配置每个控制器，实现个性化的需求，并提供全面的安全保护服务，使物联网系统可运行、可扩展和可信的。

ECU标定知多少

       “标定”一词在百科中的定义是使用标准计量仪器对仪器准确度（精度）进行检测，确保其符合标准。在汽车领域，标定是指在确定发动机、整车、控制算法、外围器件后，为达到满意的整车性能、满足客户要求和达到国家标准，对软件数据进行优化的过程。

       简单来说，车辆零部件用料及结构为基础内容，汽车整体表现最终取决于标定过程，包括但不限于发动机ECU标定、动力总成标定、底盘标定等等。ECU（电子控制单元）是汽车电子控制单元，又称“行车电脑”，是汽车数字化最关键的核心部件，车上电子设备、发动机及变速箱的正常运行与之息息相关，其标定也至关重要。

       为更好地了解ECU标定的概念，可以以发动机ECU为例，从其工作原理入手进行了解。发动机ECU通过对发动机点火、喷油、空燃比及尾气排放进行控制，使发动机维持在最佳工作状态。发动机控制系统主要包括电控点火系统（ESA）、电控燃油喷射系统（EFI）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制系统（ISC）、进气控制系统（AICS）等。其中，电控燃油喷射系统的工作原理是通过传感器测量各种信号，并将其传送给ECU，由ECU处理、分析并判断各型号信息，然后发出指令输送给执行器，从而控制发动机正常工作。而ECU的标定工作就是对ECU中的控制参数进行优化，使其满足发动力动力性、经济型、可靠性、安全性、排污性并确定各工况最佳空燃比、最佳点火提前角的要求。为实现这一目的，标定工程师需要对不同参数进行获取（读操作）和标定（写操作），通过分析参数改变带来的性能变化，反复迭代更新后才能完成标定。为规范标定工作，常见的标定标准有CCP（CAN Calibration Protocol，CAN标定协议）协议和XCP（Universal Measurement and Calibration Protocol）协议，本文中重要讲解XCP协议。

       “XCP”中“X”代表Universal（通用的），表示能适配支持多种底层网络协议和总线类型。XCP主要应用于测量和标定ECU内部参数。此协议能够使数据采集工作与ECU内部运行的任务和中断同步，从而保证当ECU软件更新参数时，能快速采集到所需的参数值。基于以太网的XCP传输层协议可以使用TCP（传输控制协议）或UDP（用户数据报协议），不仅适用于物理控制单元，还可用于测量和调整虚拟控制单元。

       XCP协议包含了3个部分，主要分为XCP驱动层、A2L文件格式描述和自动化标定的工具介绍。本文主要介绍XCP驱动部分。在XCP协议中，标定上位机构成Master，ECU构成Salve，主从机之间通过XCP Message进行交互。

       XCP包含两种通讯模式：CTO（Command Transfer Object，命令传输对象）与DTO（Data Transfer Object，数据传输对象）。CTO模式使用问答的方式进行主从之间的交互。而采用DTO模式时，DTO的数据会与Event相关联。

       标定一般在真实ECU中进行，但标定工程师可在虚拟ECU先进行一部分预标定工作，从而减少在真实ECU中的标定工作量。

       SkyEye，中文全称天目全数字实时仿真软件，是基于可视化建模的硬件行为级仿真平台，能通过应用软件仿真技术逼真地模拟出被测软件运行的物理环境，并通过动态执行被测软件来进行软件确认与验证活动。SkyEye虚拟ECU是一套模拟TriCore，PowerPC等架构处理器的汽车ECU控制软件开发、测试和验证的数字仿真平台，能够为汽车ECU提供高效、简单的解决方案。无需真实ECU，开发者即可在SkyEye虚拟ECU上直接运行不加修改的ECU控制软件（可支持二进制程序/源代码）。

       SkyEye虚拟ECU除了可以通过协同仿真软件与Simulink发动机模型进行连接交互外，同时也支持与CANape等标定软件进行连接交互。在虚拟ECU的SIL测试环境中，不需要复杂的线束就可以进行标定测试，大大减少了ECU的标定测试任务的工作量，极大地缩短了ECU的标定测试周期。

探索 AUTOSAR 与 英飞凌 AURIX™ TC4x MCAL 解决方案-上

       探索 AUTOSAR 与英飞凌 AURIX™ TC4x MCAL 解决方案

       在汽车技术领域，标准化和互操作性成为关键需求，尤其是在车辆集成复杂软件功能时。AUTOSAR（汽车开放系统架构）作为汽车行业的基础支柱，其历程展示了标准化工作的重要性，以及适应现代车辆架构和软件开发需求的发展。自年代初，主要汽车制造商和供应商认识到采用标准化方法开发汽车软件的必要性，AUTOSAR由此诞生。作为开放、标准化的汽车软件架构，AUTOSAR支持应用软件与基本车辆功能之间的接口标准化，为所有AUTOSAR成员提供通用的ECU软件架构。其主要目标是解决车辆电子设备日益复杂和ECU激增带来的挑战。

       AUTOSAR是一个标准化的开源平台，实现现代车辆内各种ECU之间的无缝通信和集成。它提供结构化的软件架构，促进汽车制造商和供应商高效协作、缩短开发时间并提高软件质量。通过分层方法，AUTOSAR简化了复杂的软件生态系统，促进模块化和可扩展性，同时确保不断发展的汽车领域的安全性和可靠性。

       AUTOSAR为成员提供优势，管理日益复杂的E/E车载环境，包括在复杂ECU网络中轻松集成和交换功能以及控制整个产品生命周期。多年来，AUTOSAR经历了多次迭代，改进其架构、通信协议和软件开发方法。其重要里程碑包括基础软件堆栈、通信协议、方法和工具、自适应平台以及与行业标准的集成。

       基础软件（BSW）堆栈、标准化通信协议（如CAN、LIN和FlexRay）、开发过程指南、自适应平台以及与ISO 和ISO 等安全标准的集成是AUTOSAR的关键组成部分。此外，它提供分层架构方法，支持软件组件的模块化和重用。经典平台在微控制器上运行，分为基本软件架构、AUTOSAR运行时环境和应用层。

       随着行业转向集中式和区域式E/E架构，AUTOSAR自适应平台的推出满足了更多应用程序需求，如高性能计算的灵活性和功能。经典平台和自适应平台的通用功能已转移到基本标准中，以确保保持互操作性。经典平台适用于传统ECU，而自适应平台支持更强大ECU的高级硬件功能。

       最近，AUTOSAR R-版本在经典平台中新增IEEE .3 g规定的以太网BASE-T1S支持，以及以太网唤醒功能和扩展车辆网络状态管理。此外，入侵检测系统管理器概念的引入和车辆运动控制接口定义也增强了系统功能。R-版本进一步定义和增强了经典平台的功能，包括支持两种HW解决方案的BASE-T1S和增强的灵活性。

       尽管AUTOSAR取得了显著成就，但它在快速变化的汽车领域仍面临挑战，如在标准化与灵活性之间取得平衡。同时，适应软件定义车辆的复杂性以及对AI和ML算法的依赖也是一个挑战。AUTOSAR持续发展以支持新兴技术，同时保持其核心原则。

       英飞凌为AURIX™ TC4x系列微控制器提供的MCAL层实现符合AUTOSAR 4.6.0 (R-)定义，内存驱动程序符合4.7.0 (R -)版本。英飞凌还为非AUTOSAR标准外设模块提供复杂驱动程序。

       TC4x MCAL驱动程序提供完整源代码，基于Tresos配置工具的配置支持、文档和演示软件，方便用户快速上手。在功能安全、信息安全、多核虚拟化和产品质量方面，TC4x MCAL实现了显著提升。与TC3x MCAL相比，不仅具备延续性和继承性，还增加了功能安全、MCAL功能、信息安全和产品质量的增强。

       通过登录大大通平台，用户可以获取更多技术文档、提问和评论，以深入了解AUTOSAR与英飞凌AURIX™ TC4x MCAL解决方案。

进击的RISC-V

       国内的RISC-V IP玩家

       芯来科技

       芯来科技，成立于年，是中国领先的RISC-V IP企业。公司专注于开发全系列国产自主的RISC-V处理器IP产品，包括N、N、N/NX/UX、N/NX/UX等，广泛应用于5G通信、工业控制、人工智能、汽车电子、物联网、存储、MCU、网络安全等多个领域。已超过家正式授权客户。

       在汽车场景布局方面，芯来科技自年起开始布局汽车场景，并与多家生态企业合作。年，芯来科技与中汽研汽车工程研究院达成合作，为国内汽车芯片设计公司提供实现车规级芯片功能安全的完整解决方案。年，成为湖北省车规级芯片产业技术创新联合体创始单位。NA的ASIL-D级别车规认证工作正在进行中，预计将在国内头部客户的激光雷达、车载ECU和车载以太网等应用上导入设计。

       晶心科技股份有限公司

       成立于年的晶心科技，专注于提供基于RISC-V架构的高质量/位嵌入式处理器内核和配套软硬件解决方案。在商业推广上，内嵌晶心处理器内核的SoC芯片已超过亿颗，被广泛应用于物联网、语音识别、深度学习、电玩游戏、触控屏幕控制器、GPS、无线充电、存储、蓝牙、WiFi、网络设备和传感器等领域。晶心科技是RISC-V基金会创始会员，积极推广RISC-V架构及生态系。

       年，晶心科技推出了首款符合ISO 功能安全标准认证的RISC-V CPU IP NF-SE，适用于汽车应用中的嵌入式系统通用控制。同时，晶心科技与国内某汽车芯片创业公司有合作。

       平头哥

       平头哥于年发布当时业界性能最强的RISC-V处理器玄铁，打破了RISC-V性能的天花板。年开始支持安卓系统，并在年初完成了主要技术栈的支持。年与谷歌达成技术合作，平头哥RISC-V移植安卓的代码被收录进系统源代码。此外，平头哥与阿里云、中科院软件所PLCT实验室等成立RISC-V架构联合小组，推动RISC-V向云计算和数据中心领域发展。

       赛昉科技

       赛昉科技成立于年，提供全球领先的基于RISC-V指令集的产品，包括全球已交付性能最高的处理器内核昉·天枢、全球首款量产的高性能多媒体处理器昉·惊鸿、全球性能最高的量产单板计算机昉·星光 2。覆盖了云电脑、平板电脑、台式/笔记本计算机、网关路由、边缘计算、工业显示、智慧家庭、智慧零售、智慧能源等多个领域。

       RISC-V生态发展

       RISC-V架构芯片的出货量已达成亿颗里程碑，显示其强大的生命力和市场需求。RISC-V与国际主流操作系统有良好的适配，预计年RISC-V架构芯片将突破亿颗。在汽车领域，RISC-V具有模块化、可扩展、易定制等优势，对主机厂供应链安全、自主可控、成本控制有很好的契合度。未来，RISC-V和操作系统将擦出新的火花，值得期待。技术、生态、市场是任何行业变革的关键，我们应共同努力，做难而正确的事情。