Continental och AWS utökade verktygen för virtuella ECU:er 2023

Det tekniska landskapet för utveckling av styrenheter för motorer (ECU) genomgår en grundläggande förändring, från hårdvarucentrerade processer till molnnativa, mjukvarudefinierade arkitekturer. Den 17 augusti 2023 presenterade Continental vECU Creator, ett verktyg för virtuell ECU-utveckling inom ramverket Continental Automotive Edge (CAEdge), med AWS som molnleverantör. Verktyget presenterades då som kommande snarare än som en färdig produkt. För den oberoende tuning- och kalibreringsbranschen signalerar detta ett avsteg från traditionella bänktestmetoder mot en framtid som domineras av software-in-the-loop (SIL) och virtualiserade valideringscykler.

Virtualisering av fordonsmjukvara gör det möjligt för Tier 1-leverantörer som Continental att frikoppla mjukvarufunktioner från de fysiska mikrokontrollerenheter (MCU) som de så småningom ska sitta i. Genom att använda AWS:s infrastruktur för högpresterande datorkraft (HPC) kan utvecklare simulera hur komplexa fordonssystem beter sig långt innan fysiska prototyper tillverkas. Detta angreppssätt hanterar den växande komplexiteten hos moderna mjukvarudefinierade fordon (SDV), där kodbasen ofta överstiger 100 miljoner rader kod.

CAEdge-ramverket och framväxten av virtuella ECU:er

Kärnan i partnerskapet mellan Continental och AWS är plattformen CAEdge, en modulär hård- och mjukvarumiljö som är utformad för att effektivisera utvecklingen av fordonsfunktioner. I ett traditionellt arbetsflöde måste kalibreringsingenjörer vänta på fysisk hårdvara, ofta kallad ”A-prover” eller ”B-prover”, innan de kan börja testa mjukvarulogiken. Detta beroende skapar betydande flaskhalsar i utvecklingscykeln.

Genom att virtualisera ECU:n skapar Continental en ”digital tvilling” av hårdvarumiljön. Denna virtuella ECU (vECU) gör det möjligt för utvecklare att köra kod i en molnbaserad miljö som speglar målhårdvarans instruktionsuppsättning (ISA). Det är särskilt relevant för nästa generations Continental-plattformar, till exempel de som används i högpresterande datorenheter och zonstyrenheter. För professionella tunare är det viktigt att förstå övergången till vECU, eftersom den avgör hur framtida kartstrukturer och säkerhetslager, som de i Continentals Simos- och SID-familjer, kommer att utformas och skyddas.

Virtualiseringsprocessen bygger på AWS-instanser som simulerar realtidsoperativsystem (RTOS) och den underliggande AUTOSAR-stacken (AUTomotive Open System ARchitecture). Det möjliggör massiv parallell testning. I stället för att en ingenjör testar en enskild ECU på en bänk kan tusentals automatiserade testfall köras samtidigt i molnet och upptäcka logikfel eller kalibreringsinstabiliteter på en bråkdel av tiden.

Konsekvenser för oberoende kalibrering och tuningarbetsflöden

Den snabbare mjukvaruutvecklingen hos OEM-tillverkare och Tier 1-leverantörer får en direkt nedströmseffekt på den oberoende eftermarknaden. När Continental går mot en mer agil, molnintegrerad utveckling förväntas antalet mjukvaruuppdateringar, som levereras över luften (OTA), öka. Det här skiftet kräver att tuningföretag ändrar sitt sätt att hantera versionshantering och mjukvarukompatibilitet.

När mjukvara utvecklas och valideras i en virtuell miljö kan skillnaderna mellan olika firmwareversioner bli mer komplexa. Verktyg och funktioner som traditionellt använts för modifiering av fysiska ECU:er, till exempel de som lyfts fram i vår ETP-funktionsuppsättning, måste utvecklas för att hantera de abstraktionslager som virtualiseringen innebär. Övergången till molnbaserad utveckling åtföljs ofta av en rörelse mot mer centraliserade fordonsarkitekturer, där funktioner som tidigare fördelades över flera små ECU:er konsolideras i en enda högpresterande domänstyrenhet.

Dessutom gör användningen av AWS-infrastruktur att Continental kan införa mer robusta säkerhetsprotokoll under utvecklingsfasen. Virtualiserade miljöer gör det möjligt att testa krypterings- och Secure Boot-sekvenser mot ett bredare spektrum av simulerade angreppsvektorer. För tuningsamhället innebär det att säkerhetsspärrarna i framtida Continental-enheter sannolikt blir mer sofistikerade, eftersom de har härdats i en virtuell ”sandlåda” innan de ens når produktionslinjen.

Virtualisering och framtiden för prestandavalidering

Även om fysiska tester på effektbänk fortfarande är guldstandarden för slutlig prestandavalidering, flyttar de inledande kalibreringsstadierna allt mer in i den virtuella världen. Continentals användning av AWS-verktyg tyder på att ”miljöparitet”, tanken att utvecklingsmiljön ska matcha produktionsmiljön helt, nu är en prioritet.

För oberoende kalibreringsspecialister väcker detta frågan om virtualiserade simuleringsverktyg så småningom blir tillgängliga för prestandaoptimering på eftermarknaden. För närvarande är tröskeln för högupplöst ECU-simulering betydande och kräver djup åtkomst till proprietära lager för hårdvaruabstraktion (HAL). Men i takt med att branschen standardiserar kring plattformar som CAEdge kan metoden för att interagera med ECU-logiken bli mer standardiserad, om än mer tekniskt krävande.

Övergången till SDV förändrar också vad som ”tunas”. I en virtualiserad arkitektur kan prestandavinster komma inte bara av att justera tändningstiden eller laddtrycket, utan också av att optimera hur olika mjukvarumoduler samverkar inom den virtualiserade stacken. Det kräver att kompetensen förskjuts från ren mekanisk förståelse till en mer heltäckande förståelse för inbyggda mjukvarusystem och molnintegrering.

Utmaningar i övergången till molnnativ fordonsmjukvara

Trots de effektivitetsvinster som partnerskapet mellan Continental och AWS ger är övergången inte utan hinder. En av de främsta utmaningarna är att säkerställa att kraven på realtidslatens uppfylls när fordonsfunktioner simuleras i molnet. Reglerloopar i fordon, särskilt de som styr motordynamik och säkerhetskritiska system, arbetar i mikrosekundskala. Att återskapa denna tidsnoggrannhet i en virtualiserad, icke-deterministisk molnmiljö kräver mycket specialiserade mjukvaruomslag.

Dessutom innebär integreringen av äldre system i ett modernt molnnativt ramverk svårigheter. Många befintliga ECU-funktioner har utformats för specifika hårdvarubegränsningar som inte finns i molnet. Continental måste noggrant flytta dessa funktioner till plattformen CAEdge utan att förändra deras grundläggande beteende, en process som kallas ”bit-exakt” simulering. För tuningbranschen innebär det att kartorna och logiktabellerna i en serie-ECU fortfarande stämmer överens med dokumentationen och de mönster som etablerats i tidigare generationer.

För företag som vill ligga steget före dessa arkitekturförändringar är det viktigt att utforska professionella utvecklingsvägar. Resurser som ETP-provperioden ger en inblick i hur moderna verktyg hanterar allt mer komplexa ECU-datamängder i en tid då mjukvara inte längre är en statisk komponent utan en dynamisk, molnhanterad tillgång.

Vanliga frågor: virtualisering av fordonsmjukvara

Vad är en virtuell ECU (vECU)?
En vECU är en mjukvarubaserad representation av en fysisk styrenhet för motorn. Den gör det möjligt för utvecklare att köra och testa ECU-mjukvara på vanlig PC-hårdvara eller molnhårdvara (till exempel AWS) i stället för att kräva den fysiska fordonshårdvaran.

Hur påverkar partnerskapet mellan Continental och AWS tuning på eftermarknaden?
Partnerskapet påskyndar utvecklingen av mjukvarudefinierade fordon (SDV). Det leder till fler frekventa OTA-uppdateringar och mer centraliserade, säkra ECU-arkitekturer, vilket kräver att tunare använder mer avancerade verktyg för mjukvarugränssnitt.

Kommer fysiska ECU:er att försvinna?
Nej, fysisk hårdvara krävs fortfarande för att utföra kommandon i fordonet. Men utvecklingen, testningen och kalibreringen av mjukvaran som körs på den hårdvaran flyttar till virtuella miljöer för att spara tid och kostnader.

Vad är CAEdge?
Continental Automotive Edge (CAEdge) är ett hård- och mjukvaruramverk i full stack, utvecklat av Continental och AWS. Det tillhandahåller infrastrukturen som behövs för att utveckla, distribuera och hantera fordonsmjukvara i en molnnativ miljö.