汽車開發領域有著垂直性較強的一系列需求，其中最為矚目的需求之一就是對安全高效的軟件測試方法的需求。傳統的汽車開發偏向使用硬件原型與真實ECU進行軟件測試，但由于硬件設備往往在開發周期的中后階段才生產完成，給汽車開發帶來了成本與時間方面的挑戰。最近一項研究表明，約60%的開發項目遇到沒有真實硬件可用的情況，10%的工程師被迫在真實車輛上進行測試。

真實硬件的缺失及搭建虛擬硬件的高昂成本正帶來一系列困境：

• 測試能力有限。
• 只有在真實測試時才能發現集成中的缺點。
• 無法在開發階段驗證設計，也無法提供快速更新。
• 無法應對當前市場中不斷縮短的開發周期。

汽車開發的最優解：在某一模塊開發完成或發生調整之后，進入下一流程前，即刻進行全系統測試。伴隨“軟件定義汽車”概念的深入，為實現這一目的，使用虛擬ECU來進行測試與驗證已成為行業內的共識，業界已逐漸意識到虛擬ECU的潛力、優勢及其在塑造未來移動出行方面的潛能。

01.什么是虛擬ECU驗證？

虛擬ECU驗證（通常稱為vECU）是一種突破性的方法，可以在暫無硬件原型的情況下測試軟件功能。通過創建獨立于硬件的虛擬環境，開發人員可以在PC機上使用仿真模型閉環執行ECU、模擬各種場景，并在早期階段評估軟件功能、與環境模型的交互以及組件模型。這種安全且高效的方法使得道路、臺架測試得以轉移至PC機，支持在開發階段進行全面測試，以最有效和最可行的方式確保ECU軟件的可用性。

其優點有：

• 及早發現集成問題：虛擬ECU驗證有助于及早發現與集成相關的缺陷，使工程師能夠在進入下一個開發階段之前及時解決這些問題。通過消除對硬件原型的依賴，可以更有效地識別和解決潛在問題，從而節省時間和資源。
• 可擴展的環境：虛擬ECU平臺提供了一個可擴展的環境，可以適應特定的測試要求。開發人員可以在相同的時間內運行更多測試，從而提高生產力并加快整個開發進程。
• 減少驗證工作：由于減少了對物理原型的需求，最大限度地減少了驗證工作量和相關成本，開發人員可以專注于測試軟件堆棧的復雜性，而不受硬件可用性的限制。
• 穩定可靠的測試環境：虛擬ECU平臺提供穩定可靠的測試環境，不受物理原型的不確定性和限制。這種受控設置可以對軟件功能進行精確測試和準確評估，確保在實際場景中具有強大的性能。
• 重用可用的硬件測試用例：通過將軟件測試與硬件原型分離，虛擬ECU驗證允許重用可用的硬件測試用例，不會丟失有價值的測試場景。

02.虛擬ECU是如何工作的？

虛擬ECU不依賴硬件，通過虛擬化環境來測試軟件堆棧的復雜性，從而幫助開發人員構建ECU。通過連接外部環境模型的輸入和輸出信號，虛擬ECU得以使應用軟件讀取傳感器值并設置執行器，并且可在相同時間內運行更多測試。

根據其使用情況，虛擬ECU有著不同的利用率級別：

• 0級vECU（控制器模型）：最簡單的vECU 類型，由控制器模型或由其生成的 C 代碼組成，主要用于測試控制算法本身。
• 1級vECU（應用級）：包含特定于虛擬ECU的應用軟件代碼，無需使用總線或網絡。
• 2級vECU（模擬BSW）：在1級的基礎上提供模擬底層軟件（BSW）功能，可以在信號級別以及總線或網絡級別進行通信。
• 3級vECU（生產BSW）：不僅包括應用軟件，還包括用于測試目的的底層軟件（BSW），能夠評估真正ECU的硬件獨立軟件，并作為在各種測試級別測試BSW的手段。
• 4級vECU（目標二進制文件）：以真實ECU編譯的代碼為代表。作為實時系統最接近的表示形式，4級vECU包括硬件依賴性，允許評估潛在的故障和問題。

????*其中，4級又分為4a和4b級，分別指代部分未仿真和全棧仿真ECU。

03.移動出行的未來

虛擬ECU提供的協作屬性使得汽車OEM和供應商能夠在相同的工件（虛擬ECU）下無縫協作。vECU測試提供的真實可視化功能使其用戶友好，并有助于不同利益相關者接受驗證結果。這種方法不僅節省了時間和成本，使制造商能夠投入更多時間部署新功能，也使ECU軟件能夠達到更高的成熟度水平。

隨著自動駕駛、移動出行以及OEM對軟件功能投資的增加，汽車行業已準備好迎接由汽車虛擬ECU等數字技術推動的重大轉型。

04.工具推薦

SkyEye，中文全稱天目全數字實時仿真軟件，是基于可視化建模的硬件行為級仿真平臺，能夠為汽車嵌入式軟件提供滿足AUTOSAR標準的ECU虛擬化運行環境，實現故障診斷系統的預模擬。除了能夠提前進行故障診斷的相關驗證外，SkyEye還具備測試用例執行時間遠低于實際硬件的優勢，是車廠研發團隊的最佳伴侶。

參考鏈接

https://www.cyient.com/blog/virtual-ecu-validation-validating-software-without-hardware-prototypes