虚拟ECU：基于SkyEye的TRACE32嵌入式调试

本文主要是介绍虚拟ECU：基于SkyEye的TRACE32嵌入式调试，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！

随着通信技术、智能终端、云计算等基础支撑技术的发展，嵌入式软件功能的丰富程度日益上升，已不再局限于21世纪初的基础功能，在航空航天、工业控制、医疗设备、消费电子、汽车电子、信息家电、网络通信等领域得到大规模应用，为加快经济发展、提升生活便利水平、提高工作效率起到促进作用。

与之相对应的挑战也接踵而至：伴随着功能的丰富与拓展，嵌入式软件规模逐渐扩大，但因其偏向私域、定制化的特点，导致嵌入式软件的开发缺乏统一规范，很大概率存在一定缺陷。一旦涉及航空航天、汽车等安全关键领域，这些可能存在的缺陷就会对人身、财产安全方面带来极大威胁。

为什么嵌入式软件相较普通应用软件更易存在缺陷？

最根本的原因是，嵌入式软件需要依赖真实硬件才能运行，那么在软件开发初期，硬件资源未生产调试完成之前，软件开发处于盲盒状态，极大地增加了软件开发的不确定性。可以说，在嵌入式软件开发的初期阶段，不具备调试的条件。

要解决这一问题并不难，时至今日，仿真已在众多领域得到了广泛应用，对嵌入式软件而言也是如此，甚至更为有利，因为实物调试对嵌入式软件而言的风险实在太高：

1. 烧录风险：在硬件资源比较充裕的情况下，嵌入式软件的功能开发与验证需要不断重复完成烧录调试，而烧录本身具有一定的风险性和不确定性。烧录失败可能导致集成在板卡上的存储设备失效。由于独立更换存储设备的成本较高，最终结果往往是板卡整体报废，甚至会导致设备的损坏，带来不必要的财产损失。

2. 环境风险：嵌入式软件的实物调试依赖硬件环境，因此外界环境的影响，如静电、水等不确定因素很可能会引起硬件损坏，导致调试工作无法顺利进行，进而影响工期与交付、上市时间。

3. 场景限制：嵌入式软件的调试存在特定场景无法验证的问题，如太空射线导致的设备失灵。根据国内外对航天故障的统计结果，40%左右的故障源自太空辐射：1993年8月21日，美国五颗卫星同时失效，原因是使用的同一批定时器芯片均因宇宙射线辐照而失效；1994年，我国发射的“风云二号”气象卫星的失控也是由于一块超大规模集成电路（Very Large Scale Integration, VLSI）芯片受到空间辐射影响而失效。

由此可见，对于嵌入式软件而言，仿真不光能够实现测试“左移”，还能有效规避上述风险，将问题扼杀在初期阶段，保证嵌入式软件不受场景限制地完成开发与调试。这种优势对于当前电动化、智能化、网联化的全球汽车发展方向而言无疑更为契合。

当前汽车行业对仿真的应用主要集中在对汽车ECU，也就是“行车大脑”的虚拟仿真。下文将介绍应用于汽车ECU的基于天目全数字实时仿真软件SkyEye的TRACE32调试，SkyEye负责提供汽车虚拟ECU的搭建平台，结合TRACE32即可实现嵌入式仿真调试。

*SkyEye：天目全数字实时仿真软件SkyEye是一款国内自主研发、自主可控的嵌入式仿真软件，支持多种处理器架构，如 ARM、DSP、PowerPC、SPARC、X86、MIPS、Tricore等。同时支持多种国产操作系统的调试运行，如天脉、锐华、翼辉、RT-Thread等，支持Linux系统、Android系统调试运行。

*TRACE32：嵌入式系统调试工具，主要用于对微处理器、微控制器和数字信号处理器（DSP）等嵌入式系统进行调试和分析，提供了代码调试、系统状态监控、性能分析、系统控制、多核调试等多种功能。

▲基于SkyEye的TRACE32调试架构图

功能：

SkyEye与TRACE32结合可实现多种高安全高可靠的嵌入式软件研发目的，通常包含以下几种：

嵌入式软件开发：SkyEye用于仿真硬件，TRACE32用于代码调试和验证。通过单步执行、断点设置、变量监视等功能，开发人员可以快速定位代码中的问题，确保软件的正确性和稳定性。
仿真硬件调试和验证：通过查看寄存器状态、观察信号波形等，开发人员可以分析硬件的工作状态和问题，并及时进行修复和优化。
性能分析和优化：支持跟踪程序的执行路径、记录函数调用时间等，帮助开发人员分析程序的性能瓶颈并进行优化，提高系统的响应速度和效率。
多核系统调试：SkyEye支持多核嵌入式系统，TRACE32调试器可以同时调试多个核心的代码和状态，帮助开发人员理解多核系统的协同工作和通信机制，确保系统的稳定性和可靠性。
系统集成测试：帮助开发人员在集成测试阶段进行系统级调试和验证。通过模拟外部环境、仿真外部设备等功能，开发人员可以模拟各种场景下的系统行为，并验证系统的功能和性能。

优势：

SkyEye与TRACE32的结合具有下列优势：

系统结构简单：TRACE32与SkyEye都是功能独立的软件，包含丰富的接口设计，通过简单的配置即可实现两款软件的协同工作，一个页面即可完成软件对接配置。

功能易于操作：TRACE32作为上位机软件，SkyEye作为下位机仿真软件，通过配置连通后，在TRACE32中可对SkyEye仿真环境进行调试，调试过程可视化，操作简单。

结果响应及时：SkyEye虚拟ECU可实现真实ECU的1：1仿真，通过TRACE32可快速查看结果，使仿真调试工作不会感知到虚拟设备的存在，达到与真实ECU一样的处理结果。
集成测试便捷：SkyEye支持多种处理器仿真，可通过TRACE32同时调试不同的仿真设备，构建起集成测试环境，实现联合测试效果。