除了车模,造车也是有“深V”的

小鹏汽车

就知道你想歪了!严肃点,我们今天讲的是V 型开发模式!

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提个问先

随着科技的发展,车辆电控单元数量不断攀升,整车的电子部件相互间进行参数信息传递形成了小型车载网络。如今这原本绝度封闭的网络还要挤入互联网,对于车辆的安全性提出了更高要求,现今的法规对车辆安全性要求也日益严格。汽车是多领域参与联合开发生产的工业产品,不免会在设计开发过程中,出现设计缺陷。在产品量产后出现问题再从头在进行产品参数调整,甚至变更,这将严重拉长开发周期。那该怎么做才既能缩短开发周期又能保证产品的可靠性呢?

经过多年的探索,业界借鉴了软件测试模型并制定了符合行业的开发模式,到底是什么鬼这么神奇呢?那就是“V”型开发模式。该开发模式能够缩短开发周期,节约成本,在其他领域如航空、国防等也成功应用。

开讲

下面介绍一下在单个控制系统开发过程中的“V”型开发模式。

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以上是整车的电子电气开发V模型,下面我们主要介绍电控系统部件的开发V模型。

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▲ V型开发模式

需求分析:根据现有的数据及过往经验对控制系统的设计需求、规范及参数等进行设定。

功能设计:对控制系统的控制算法逻辑具体实现进设计开发,并在PC环境平台下构造被测对象的运行环境模型,实现软件虚拟仿真,并对系统逻辑及参数等进行评估。使用系统设计工具平台有Simulink、Labview及C等。

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以上是基于Matlab中Simulink模型框图化的控制逻辑设计,在不同的设计环境平台下,具体实现有所区别。

快速控制原型:Rapid Control Prototype,简称RCP。快速控制原型可以在没有控制器硬件的情况下,提前进行控制算法的开发及验证,控制原型的试验结果可以为硬件的设计提供参考。

推出快速控制原型产品比较具有代表性的公司有ETAS及dSPACE等。ETAS公司的快速控制原型开发及接口模块在紧凑和坚固的机壳中将高计算性能与所有普通电子控制单元接口相结合。包含CAN和LIN总线接口。两个CAN接口均支持高速和低速模式,并可进行单独配置。在E T K , X E T K和C A N 接口的帮助下,可在ES910模块上模拟子应用,并与电子控制单元开发保持同步。

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▲ ETAS公司快速原型产品

dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台,实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接。dSPACE硬件系统中的处理器具有高速的计算能力,并配备了丰富的I/O支持,用户可以根据需要进行组合;软件环境的功能强大且使用方便,包括实现代码自动生成/下载和试验/调试的整套工具。

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▲ dSPACE公司快速原型产品

代码集成:将通过快速原型验证的控制逻辑由建模平台自动生成C代码或手动进行编码。国内汽车电子零部件开发,逐渐由手写代码向模型化设计,有平台进行自动编码,很大程度上提高了设计效率缩短开发周期。

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▲ 由RTW自动生成代码

软件测试:对C代码进行软件的白盒测试及黑盒测试。软件代码审查工具有QAC/QAC++,嵌入式软件运行是错误检查工具有PolySpace。

硬件在环:hardware-in-the-loop,HIL。其由部分真实负载或其它参数接近的器件替代真实部件,一些时间及空间(季节交替与海拔跨度等)跨度较大的参数则由PC机进行模拟组成被测对象的测试环境,并与被测对象组成闭环系统。可以模拟极限工况下的运行情况,避免在真实工况下产生的安全风险。

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▲ 半实物HIL测试系统

功能测试:对系统的参数进行调整优化,并对其功能的进行验证。

验收测试:对产品进行最终的测试验收。

V型开发模式左边是设计开发过程,右边是对应左边的动态测试验证过程。在V型开发模式中,设计和验证同步进行,避免在开发完成后才去测试验证。在项目最终才发现本应该避免的问题,这可能会导致整个项目从头开始。

在做需求分析的过程中,测试人员审查需求分析结果,了解用户需求并准备测试用例,避免出现些不合理需求;开发人员在实现功能设计的同时,测试人员事先了解系统设计及运行平台,针对功能测试搭建测试环境;HIL测试系统搭建根据RCP系统进行参数匹配,实现半实物仿真测试;在通发过快速控制原型验证逻辑功能后进行代码的编码集成,并进行相应的软件白盒测试及黑盒测试。最终输出样机。

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V型开发模式能够大大缩短开发周期,在开发早期减少或消除可能的错误及缺陷,从而达到节省开支,降低物耗的目的,提高新产品对需求的适应性。

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