Continental ir AWS 2023 m. išplėtė virtualių ECU įrankius

Variklio valdymo bloko (ECU) kūrimo sritis patiria esminį perėjimą nuo aparatinės įrangos orientuotų procesų prie debesų pagrindu veikiančių, programiškai apibrėžiamų architektūrų. 2023 m. rugpjūčio 17 d. Continental paskelbė apie vECU Creator – virtualų ECU kūrimo įrankį Continental Automotive Edge (CAEdge) sistemoje, kurio debesų paslaugų teikėjas yra AWS. Tuo metu įrankis buvo pristatytas kaip būsimas, o ne kaip jau išleistas produktas. Nepriklausomam tiuningo ir kalibravimo sektoriui šis žingsnis rodo nukrypimą nuo tradicinių stendinio bandymo metodikų link ateities, kurioje dominuos programinės įrangos kilpos (SIL) ir virtualizuoti patvirtinimo ciklai.

Automobilių programinės įrangos virtualizavimas leidžia tokiems Tier 1 tiekėjams kaip Continental atskirti programines funkcijas nuo fizinių mikrovaldiklių (MCU), kuriuose jos galiausiai veiks. Pasinaudodami AWS aukšto našumo skaičiavimo (HPC) infrastruktūra, kūrėjai gali imituoti sudėtingų transporto priemonės sistemų elgseną dar gerokai prieš gaminant fizinius prototipus. Šis požiūris sprendžia didėjantį šiuolaikinių programiškai apibrėžiamų transporto priemonių (SDV) sudėtingumą, kai kodo bazė dažnai viršija 100 milijonų kodo eilučių.

CAEdge sistema ir virtualių ECU atsiradimas

Continental ir AWS partnerystės esmė – CAEdge platforma, modulinė aparatinės ir programinės įrangos aplinka, sukurta supaprastinti automobilių funkcijų kūrimą. Tradiciniame darbo procese kalibravimo inžinieriams reikia laukti fizinės aparatinės įrangos – dažnai vadinamos „A-pavyzdžiais“ arba „B-pavyzdžiais“ – kad galėtų pradėti bandyti programinės įrangos logiką. Ši priklausomybė sukuria didelių kliūčių visame kūrimo cikle.

Virtualizuodamas ECU, Continental sukuria aparatinės aplinkos „skaitmeninį dvynį“. Šis virtualus ECU (vECU) leidžia kūrėjams vykdyti kodą debesų aplinkoje, atkartojančioje tikslinės aparatinės įrangos instrukcijų rinkinio architektūrą (ISA). Tai ypač aktualu naujos kartos Continental platformoms, pavyzdžiui, naudojamoms aukšto našumo skaičiavimo blokuose ir zonų valdikliuose. Profesionaliems tiuneriams vECU perėjimo supratimas yra svarbus, nes jis lemia, kaip bus kuriamos ir apsaugomos būsimos kalibravimo lentelių (map) struktūros ir saugumo sluoksniai – tokie kaip Continental Simos ir SID šeimų.

Virtualizavimo procesas remiasi AWS instancijomis, kuriomis imituojamos realaus laiko operacinės sistemos (RTOS) ir pagrindinis AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) rinkinys. Tai leidžia atlikti masinį lygiagretų testavimą. Užuot vienas inžinierius testuoja vieną ECU ant stendo, debesyje vienu metu gali būti vykdoma tūkstančiai automatizuotų testų atvejų, nustatant loginius klaidas ar kalibravimo nestabilumą per dalį laiko.

Poveikis nepriklausomoms kalibravimo ir tiuningo darbo eigoms

Programinės įrangos kūrimo spartėjimas OEM ir Tier 1 lygmenyje turi tiesioginį poveikį nepriklausomam aftermarket. Continental pereinant prie lankstesnės, debesų paslaugomis integruotos plėtros, programinės įrangos atnaujinimų, teikiamų per orą (OTA) mechanizmais, dažnumas tikėtina padidės. Šis pokytis reikalauja, kad tiuningo verslas keistų savo požiūrį į versijavimą ir programinės įrangos suderinamumą.

Kai programinė įranga kuriama ir tikrinama virtualioje aplinkoje, skirtumai tarp įvairių programinės įrangos versijų gali tapti sudėtingesni. Įrankiai ir funkcijos, tradiciškai naudojami fiziniam ECU modifikavimui, pavyzdžiui, išryškinti mūsų ETP funkcijų rinkinyje, turi keistis, kad galėtų spręsti virtualizacijos įvestus abstrakcijos sluoksnius. Perėjimas prie debesų pagrindu veikiančios plėtros dažnai lydi perėjimą prie centralizuotesnių transporto priemonių architektūrų, kuriose funkcijos, anksčiau paskirstytos tarp kelių mažų ECU, konsoliduojamos į vieną aukšto našumo srities valdiklį.

Be to, AWS infrastruktūros naudojimas leidžia Continental įgyvendinti patikimesnius saugumo protokolus kūrimo etape. Virtualizuotos aplinkos leidžia testuoti šifravimo ir saugaus paleidimo (Secure Boot) sekas prieš platesnį imituojamų atakos vektorių rinkinį. Tiuningo bendruomenei tai reiškia, kad būsimuose Continental blokuose sutinkami saugumo barjerai greičiausiai bus sudėtingesni, nes jie buvo sustiprinti virtualioje „smėliadėžėje“, kol pasiekė gamybos liniją.

Virtualizavimas ir našumo patvirtinimo ateitis

Nors fizinis dyno stendo testavimas išlieka auksiniu standartu galutiniam našumo patvirtinimui, pradinės kalibravimo stadijos vis dažniau perkeliamos į virtualią sritį. Continental AWS įrankių naudojimas rodo, kad „aplinkos atitikimas“ – idėja, kad kūrimo aplinka turi tiksliai atitikti gamybos aplinką – dabar yra prioritetas.

Nepriklausomiems kalibravimo specialistams tai kelia klausimą, ar virtualizuoti imitavimo įrankiai galiausiai taps prieinami aftermarket našumo optimizavimui. Šiuo metu įėjimo barjeras į aukšto tikslumo ECU imitavimą yra didelis, nes reikalinga gili prieiga prie nuosavų aparatinės įrangos abstrakcijos sluoksnių (HAL). Tačiau pramonei standartizuojantis remiantis tokiomis platformomis kaip CAEdge, sąveikos su ECU logika metodika gali tapti standartizuotesnė, nors technologiškai reikalingesnė.

Perėjimas prie SDV taip pat keičia tai, kas yra „tiuninguojama“. Virtualizuotoje architektūroje našumo prieaugis gali atsirasti ne tik koreguojant uždegimo laiką ar įpūtimo slėgį, bet ir optimizuojant, kaip skirtingi programinės įrangos moduliai sąveikauja virtualizuotame rinkinyje. Tam reikalingas kompetencijos pokytis – nuo grynai mechaninio supratimo prie išsamesnio įterptųjų programinės įrangos sistemų ir debesų integracijos supratimo.

Iššūkiai pereinant prie debesų pagrindu veikiančios automobilių programinės įrangos

Nepaisant efektyvumo, pasiekto per Continental ir AWS partnerystę, perėjimas nėra be kliūčių. Viena pagrindinių problemų – užtikrinti realaus laiko vėlavimo reikalavimus imituojant transporto priemonės funkcijas debesyje. Automobilių valdymo kilpos, ypač tos, kurios valdo variklio dinamiką ir saugai kritines sistemas, veikia mikrosekundžių skalėje. Šio laikmatavimo tikslumo atkūrimas virtualioje, nedeterministinėje debesų aplinkoje reikalauja labai specializuotų programinės įrangos apvalkalų.

Be to, senųjų sistemų integravimas į šiuolaikinę debesų pagrindu veikiančią sistemą kelia sunkumų. Daugelis esamų ECU funkcijų buvo sukurtos pagal konkrečius aparatinės įrangos apribojimus, kurių debesyje nėra. Continental turi atidžiai perkelti šias funkcijas į CAEdge platformą, nekeisdamas jų esminio elgesio – tai procesas, žinomas kaip „bit-exact“ imitavimas. Tiuningo pramonei tai užtikrina, kad gamybinio ECU kalibravimo lentelės (map) ir logikos lentelės vis dar atitinka dokumentaciją ir modelius, nustatytus ankstesnėse kartose.

Įmonėms, norinčioms išlikti priekyje šiuose architektūriniuose pokyčiuose, būtina tyrinėti profesinio tobulėjimo kelius. Tokie ištekliai kaip ETP bandomoji versija leidžia pamatyti, kaip šiuolaikiniai įrankiai tvarko vis sudėtingesnius ECU duomenų rinkinius laikotarpiu, kai programinė įranga nebėra statinis komponentas, o dinamiškas, debesyje valdomas turtas.

DUK: automobilių programinės įrangos virtualizavimas

Kas yra virtualus ECU (vECU)?
vECU – tai fiziniu variklio valdymo bloku pagrįsta programinės įrangos reprezentacija. Ji leidžia kūrėjams vykdyti ir testuoti ECU programinę įrangą standartiniame kompiuteryje ar debesų aparatinėje įrangoje (pavyzdžiui, AWS), o ne reikalauti fizinės automobilio aparatinės įrangos.

Kaip Continental ir AWS partnerystė veikia aftermarket tiuningą?
Partnerystė paspartina programiškai apibrėžiamų transporto priemonių (SDV) kūrimą. Tai lemia dažnesnius OTA atnaujinimus ir centralizuotesnes, saugesnes ECU architektūras, kurioms tiuneriams reikia naudoti pažangesnius programinę įrangą sąveikaujančius įrankius.

Ar fiziniai ECU išnyks?
Ne, fizinė aparatinė įranga vis dar reikalinga komandoms vykdyti transporto priemonėje. Tačiau šioje aparatinėje įrangoje veikiančios programinės įrangos kūrimas, testavimas ir kalibravimas perkeliami į virtualias aplinkas, kad būtų sutaupoma laiko ir sąnaudų.

Kas yra CAEdge?
Continental Automotive Edge (CAEdge) – tai visapusė (full-stack) aparatinės ir programinės įrangos sistema, kurią sukūrė Continental ir AWS. Ji teikia infrastruktūrą, reikalingą automobilių programinei įrangai kurti, diegti ir valdyti debesų pagrindu veikiančioje aplinkoje.