Continental a AWS rozšírili virtuálne ECU nástroje v roku 2023

Technologická oblasť vývoja riadiacich jednotiek motora (ECU) prechádza zásadným posunom od procesov zameraných na hardvér k cloud-natívnym, softvérovo definovaným architektúram. 17. augusta 2023 spoločnosť Continental oznámila vECU Creator, nástroj na vývoj virtuálnej ECU v rámci rámca Continental Automotive Edge (CAEdge), pričom poskytovateľom cloudu je AWS. V tom čase bol nástroj prezentovaný ako pripravovaný, nie ako hotový produkt. Pre nezávislý tuningový a kalibračný priemysel tento krok signalizuje odklon od tradičných metód testovania na lavici k budúcnosti, ktorú budú ovládať softvér v slučke (SIL) a virtualizované validačné cykly.

Virtualizácia automobilového softvéru umožňuje dodávateľom Tier 1, ako je Continental, oddeliť softvérové funkcie od fyzických mikrokontrolérov (MCU), ktoré nakoniec budú hostiť. Využitím výkonnej výpočtovej infraštruktúry (HPC) AWS môžu vývojári simulovať správanie zložitých systémov vozidla dávno predtým, než sa vyrobia fyzické prototypy. Tento prístup rieši rastúcu zložitosť moderných softvérovo definovaných vozidiel (SDV), kde zdrojový kód často presahuje 100 miliónov riadkov kódu.

Rámec CAEdge a nástup virtuálnych ECU

Jadrom partnerstva Continental – AWS je platforma CAEdge, modulárne hardvérovo-softvérové prostredie navrhnuté na zefektívnenie vývoja automobilových funkcií. V tradičnom pracovnom postupe musia kalibrační inžinieri čakať na fyzický hardvér – často označovaný ako „A-vzorky“ alebo „B-vzorky“ – aby mohli začať testovať logiku softvéru. Táto závislosť vytvára výrazné úzke miesta v životnom cykle vývoja.

Virtualizáciou ECU vytvára Continental „digitálneho dvojníka“ hardvérového prostredia. Táto virtuálna ECU (vECU) umožňuje vývojárom spúšťať kód v cloudovom prostredí, ktoré zrkadlí architektúru inštrukčnej sady (ISA) cieľového hardvéru. To je obzvlášť dôležité pre ďalšiu generáciu platforiem Continental, napríklad tých, ktoré sa používajú vo vysokovýkonných výpočtových jednotkách a zónových riadičoch. Pre profesionálnych tunérov je pochopenie posunu k vECU kľúčové, pretože určuje, ako budú navrhnuté a chránené budúce štruktúry máp a bezpečnostné vrstvy – napríklad tie, ktoré sa nachádzajú v rodinách Simos a SID spoločnosti Continental.

Virtualizačný proces sa spolieha na inštancie AWS, ktoré simulujú operačné systémy reálneho času (RTOS) a základný zásobník AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture). To umožňuje masívne paralelné testovanie. Namiesto toho, aby jeden inžinier testoval jednu ECU na lavici, môže sa v cloude súčasne vykonať tisíce automatizovaných testovacích prípadov, ktoré odhalia logické chyby alebo nestabilitu kalibrácie v zlomku času.

Dôsledky pre nezávislé pracovné postupy kalibrácie a tuningu

Zrýchlenie vývoja softvéru na úrovni OEM a Tier 1 má priamy dopad na nezávislý aftermarket. Keďže Continental sa presúva k pružnejšiemu, cloudovo integrovanému vývoju, očakáva sa nárast frekvencie aktualizácií softvéru – doručovaných mechanizmami cez vzduch (OTA). Táto zmena si vyžaduje, aby tuningové podniky inak pristupovali k verziám a kompatibilite softvéru.

Keď sa softvér vyvíja a validuje vo virtuálnom prostredí, rozdiely medzi jednotlivými verziami firmvéru sa môžu stať zložitejšími. Nástroje a funkcie, ktoré sa tradične používali na fyzickú úpravu ECU, ako tie, ktoré zdôrazňuje naša sada funkcií ETP, sa musia vyvíjať tak, aby riešili abstrakčné vrstvy zavedené virtualizáciou. Presun k vývoju založenému na cloude často sprevádza prechod k centralizovanejším architektúram vozidiel, kde sa funkcie, ktoré boli predtým rozdelené medzi viacero malých ECU, konsolidujú do jedného vysokovýkonného doménového riadiča.

Využitie infraštruktúry AWS navyše umožňuje spoločnosti Continental implementovať robustnejšie bezpečnostné protokoly vo fáze vývoja. Virtualizované prostredia umožňujú testovať šifrovanie a sekvencie Secure Boot proti širšiemu spektru simulovaných útočných vektorov. Pre tuningovú komunitu to znamená, že bezpečnostné brány, na ktoré sa narazí v budúcich jednotkách Continental, budú pravdepodobne sofistikovanejšie, pretože boli spevnené vo virtuálnom „sandboxe“ skôr, než sa dostali na výrobnú linku.

Virtualizácia a budúcnosť overovania výkonu

Hoci fyzické testovanie na dynamometri zostáva zlatým štandardom pre finálne overenie výkonu, predbežné štádiá kalibrácie sa čoraz viac presúvajú do virtuálnej sféry. Používanie nástrojov AWS spoločnosťou Continental naznačuje, že „environmentálna zhoda“ – koncept, podľa ktorého by vývojové prostredie malo dokonale zodpovedať produkčnému prostrediu – je teraz prioritou.

Pre nezávislých kalibrátorov to vyvoláva otázku, či budú virtualizované simulačné nástroje časom dostupné aj pre optimalizáciu výkonu v aftermarkete. V súčasnosti je prekážka vstupu do vysoko verného simulovania ECU značná a vyžaduje hlboký prístup k vlastníckym vrstvám abstrakcie hardvéru (HAL). Keď však odvetvie štandardizuje platformy ako CAEdge, metodika interakcie s logikou ECU sa môže stať štandardizovanejšou, hoci technologicky náročnejšou.

Prechod na SDV tiež mení podstatu toho, čo sa „ladí“. Vo virtualizovanej architektúre môžu zisky výkonu pochádzať nielen z úpravy časovania zapaľovania alebo tlaku plniaceho vzduchu, ale aj z optimalizácie spôsobu, akým na seba v rámci virtualizovaného zásobníka nadväzujú rôzne softvérové moduly. To si vyžaduje posun odbornosti od čisto mechanického pochopenia k komplexnejšiemu zvládnutiu vstavaných softvérových systémov a integrácie s cloudom.

Výzvy pri prechode na cloud-natívny automobilový softvér

Napriek efektivite dosiahnutej vďaka partnerstvu Continental – AWS prechod nie je bez prekážok. Jednou z hlavných výziev je zabezpečiť splnenie požiadaviek na latenciu v reálnom čase pri simulácii funkcií vozidla v cloude. Automobilové riadiace slučky, najmä tie, ktoré riadia dynamiku motora a bezpečnostne kritické systémy, pracujú v mikrosekundových rozmeroch. Replikovanie tejto presnosti časovania v virtualizovanom, nedeterministickom cloudovom prostredí si vyžaduje vysoko špecializované softvérové obaly.

Integrácia starších systémov do moderného cloud-natívneho rámca navyše prináša ťažkosti. Mnohé existujúce funkcie ECU boli navrhnuté pre konkrétne hardvérové obmedzenia, ktoré v cloude neexistujú. Continental musí tieto funkcie opatrne preniesť na platformu CAEdge bez zmeny ich základného správania – proces známy ako „bitovo presná“ simulácia. Pre tuningový priemysel to znamená, že mapy a logické tabuľky nachádzajúce sa v sériovej ECU sa stále zhodujú s dokumentáciou a vzormi stanovenými v predchádzajúcich generáciách.

Pre podniky, ktoré chcú zostať pred týmito architektonickými zmenami, je nevyhnutné preskúmať cesty profesionálneho rozvoja. Zdroje, ako je skúšobná verzia ETP, ponúkajú pohľad na to, ako moderné nástroje zvládajú čoraz zložitejšie dátové súbory ECU v ére, keď softvér už nie je statickou súčasťou, ale dynamickým aktívom spravovaným v cloude.

FAQ: Virtualizácia automobilového softvéru

Čo je virtuálna ECU (vECU)?
vECU je softvérová reprezentácia fyzickej riadiacej jednotky motora. Umožňuje vývojárom spúšťať a testovať softvér ECU na štandardnom PC alebo cloudovom hardvéri (napríklad AWS) namiesto toho, aby bol potrebný fyzický automobilový hardvér.

Ako partnerstvo Continental – AWS ovplyvňuje aftermarketový tuning?
Partnerstvo urýchľuje vývoj softvérovo definovaných vozidiel (SDV). To vedie k častejším aktualizáciám OTA a centralizovanejším, bezpečnejším architektúram ECU, ktoré vyžadujú, aby tunéri používali pokročilejšie nástroje na prácu so softvérom.

Zmiznú fyzické ECU?
Nie, fyzický hardvér je stále potrebný na vykonávanie príkazov vo vozidle. Vývoj, testovanie a kalibrácia softvéru, ktorý beží na tomto hardvéri, sa však presúvajú do virtuálneho prostredia, aby sa ušetril čas a náklady.

Čo je CAEdge?
Continental Automotive Edge (CAEdge) je kompletný hardvérovo-softvérový rámec, ktorý vyvinuli spoločnosti Continental a AWS. Poskytuje infraštruktúru potrebnú na vývoj, nasadenie a správu automobilového softvéru v cloud-natívnom prostredí.