汽车虚拟ECU和MCU硬件虚拟化,傻傻分不清楚

2024-01-25 15:28

本文主要是介绍汽车虚拟ECU和MCU硬件虚拟化,傻傻分不清楚,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

1.概述

2.汽车虚拟ECU

3.汽车MCU虚拟化功能

4.小结


1.概述

近几年,随着智能网联汽车普及,车型的更新迭代速度进一步提升,功能开发工程师希望在能够在硬件成型前验证软件功能,意味着汽车控制器的功能开发也在不断左移。

为此业内出现了对ECU进行虚拟化以加速开发的呼声,在22年瑞萨联合ETAS就提出了基于Zone ECU的虚拟化解决方案。

随着这种方案的出现,对高端MCU也出现了要求支持虚拟化功能。

那么什么是虚拟ECU,什么是汽车MCU虚拟化,我来一一梳理一下。

2.汽车虚拟ECU

我们知道,一个完整的汽车ECU是包括软件和硬件。

做过模型开发的朋友应该都有过MIL和SIL的经验,忽略掉ECU硬件,直接在x86平台的PC机上验证软件功能,这就是虚拟ECU最初的形态。

由于这种只是运行在PC主机上的仿真软件,无法对软件的实时性、效率、性能做出有效评估(simulink仿真的步长让人窒息);慢慢提出了一种将ECU硬件也进行虚拟化的需求,这就需要对MCU内核、外设资源以及ECU外围电路进行详细建模以达到与实际ECU硬件相近甚至完全一致的效果。

基于此,个人理解的虚拟ECU就主要分成两大类:

  • 基于PC编译器编译生成的ECU软件,该软件运行在PC主机,没有ECU硬件支持,因此该虚拟ECU(vECU)只能验证部分功能,较少能够做全功能验证,常见工具如ASCET、Simulink等;

Simulink提供的汽车ABS仿真建模

  • 基于目标MCU编译器(例如Tricore系列、RH850系列)编译生成的ECU软件 + ECU硬件的板级建模,该vECU就与真实ECU相近,该vECU同样可以运行在PC。常见编译器如GreenHill、Tasking、HighTec;常见硬件建模如新思提出的Silver虚拟ECU仿真平台,实现了把开发任务从路测和台架转移到PC,大大提高效率。

新思提出的Silver方案,不受硬件资源限制,可对ECU软件的不同层级在PC测试

在收集这块资料时,翻到了新思对vECU的具体定义,非常详细。这里分享给大家:

从上图可以看到,vECU的等级是从Leve0-Level4;

  • Level 0:针对算法模型,常见的就是Matlab/Simulink、ETAS Ascet,这个就与之前定义的基于PC编译器的虚拟ECU类似;
  • Level 1-3:随着算法的成熟,软件开发人员希望能够在一个真实的ECU环境下进行验证,但是此时硬件如果还没有成熟(如果软硬件并行开发),新思就提供了很完整的解决方案;它基于Classic AUTOSAR提出了BSW各层级的软件仿真代码,包括RTE、I\O、MCAL甚至说中间件等,那软件开发人员就可以基于此将应用代码集成并在PC主机编译进行仿真测试 ;
  • Level 4:到达这一层级,软件开发人员就更过分了,他想要上量产代码了,但是硬件还在定版,这时候就如果能基于目标内核编译出完整的hex文件,然后在仿真平台测试,如上图Level 4b中的深绿色方框;迭代测试后就可以结合实际硬件ECU量产了。

具体产物在不同阶段如下:

 从这个角度来看,随着vECU的提出,在硬件建模、算法建模方向的人员需求是逐年提升的;传统OEM或者Tire1的开发模式会有颠覆性的改变,冗余的ASPICE、V model可能会被挑战,因为上述提到的vECU可以更容易实现CI/CD。

这是我对虚拟化ECU的理解。

3.汽车MCU虚拟化功能

那么现在S32Z、U2A、TC4xx提出的MCU虚拟化跟虚拟ECU有什么关系呢?

个人认为,上述MCU提出的虚拟化是指硬件虚拟化,这是为中央域电子电气架构做准备的功能。通过一颗芯片能够实现多个汽车ECU功能。我们以S32Z公开培训资料为例:

在当前多域控的整车电子电气架构里,域控其实还要下挂很多子节点,如上图:动力控制ECU、BMS等等,用硬件资源定义汽车架构。

随着功能的融合和架构的眼睛,有没有可能使用一颗芯片零成本移植以前独立ECU的所有功能(pin2pin)?显然参考以前座舱域SoC的开发方法,使用hypervisor为仪表和中控提供服务,MCU也可以实现,如下:

将上述提到的PDC、INV、BMS、EMS等功能全部集中到一颗MCU,从而实现了当前越来越流行的软件定义汽车。例如,S32Z支持4个物理内核,但是现在有6个大型功能需要集成,在功能软件不做大修改情况下,使用Hypervisor虚拟出6个CPU运行不同功能,保证这些应用软件运行时就像自己独占这颗MCU资源。如下图:

因此,为了实现资源的合理利用,在芯片定义阶段就需要定义好虚拟化场景下资源的划分,如下图:

4.小结

因此,我们提到的MCU虚拟化更多偏向于硬件虚拟化,为了满足OEM不断演进的电子电气架构要求。

而汽车ECU虚拟化是为了满足开发人员加速软件开发提出的解决方案,二者还是有比较大的区别。

这篇关于汽车虚拟ECU和MCU硬件虚拟化,傻傻分不清楚的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/643693

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