對ECU及其軟件系統(tǒng)進行開發(fā)測試常常需要多種專業(yè)工具協(xié)同，搭建一個高效的測試環(huán)境，行業(yè)內(nèi)大部分工具雖然具有優(yōu)質(zhì)的功能與特性，但往往功能單一且因接口特殊，較難與其他工具交互。

這一問題限制了工具功能的可發(fā)揮性，為了滿足多工具集成測試系統(tǒng)的需求，需要提高接口的擴展性和多樣性。另外在HPC、區(qū)域控制器或云端軟件系統(tǒng)開發(fā)中，也需要工具對軟件系統(tǒng)進行測試，面臨如何在軟件系統(tǒng)測試層面和ECU測試復(fù)用一套工具鏈，將是后續(xù)開發(fā)測試面臨的另一個挑戰(zhàn)。

維克多推出的總線與HIL測試工具CANoe（CAN Open Environment），致力于最大程度地解放測試工具潛力，以開放兼容的多接口、多語言適配服務(wù)，實現(xiàn)多樣性的工具組合，為用戶提供豐富的解決方案，近年來進一步開發(fā)功能構(gòu)建軟件系統(tǒng)測試，使得CANoe滿足SIL應(yīng)用。

據(jù)維克多官網(wǎng)，2022年發(fā)布的CANoe 16.0版本新增AUTOSAR規(guī)范的LIN總線E2E功能安全應(yīng)用、vTESTstudio新增Python設(shè)計測試腳本；在網(wǎng)聯(lián)化方面新增HTTP封裝、軟件化方面運行在服務(wù)器中的CANoe4SW已支撐CI/CT自動化等諸多新功能。

SDV論壇上，維克多汽車技術(shù)（上海）有限公司商業(yè)開發(fā)經(jīng)理范科發(fā)重點介紹了軟件定義汽車的軟件需要測試的SIL和DevOps測試平臺，如何實現(xiàn)軟件虛擬化和虛擬交付，以及部署服務(wù)器版本CANoe：CANoe4SW Server Edition實現(xiàn)SIL應(yīng)用中的CI/CT/CD和并發(fā)測試。

CANoe4SW Server Edition支持部署在Windows Server、Linux Server和云端環(huán)境。同時，針對SOA系統(tǒng)開發(fā)和測試需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進行解析，在沒有arxml數(shù)據(jù)庫情況下，CANoe自帶SOA中間件數(shù)據(jù)庫編輯功能：vCDL格式的SOA數(shù)據(jù)庫可支持SOME/IP、MQTT，并即將支持DDS。

圖片來源：維克多

敏捷開發(fā)、持續(xù)集成與測試、DevOps將替換傳統(tǒng)開發(fā)“V模型”

正如范科發(fā)所感受到的：“越來越多的傳統(tǒng)汽車工程師將變成以軟件為主的IT類工程師，大部分的工程師需要和代碼打交道，測試工程師除了熟悉CANoe，還需要熟悉AUTOSAR、Linux、Python…”。

傳統(tǒng)汽車電子開發(fā)按照“V模型”進行：從需求編譯、單元測試（MISRA靜態(tài)規(guī)則測試；動態(tài)集成測試；功能測試；邊界測試）、軟件集成測試、硬件在環(huán)測試、最終進入實車測試。

“V模型”下每一次改動都可能導(dǎo)致全局重來，可謂牽一發(fā)而動全身。

相較而言，軟件開發(fā)的流程通常如下：設(shè)計階段（Design）：對軟件開發(fā)的需求進行分析設(shè)計；開發(fā)階段（Develop）：完成開發(fā)所需的工程代碼，運行單元測試和其他小型測試；測試階段（Test）：完成軟件大型和專項測試，如界面測試，API測試、性能和系統(tǒng)測試等；發(fā)布階段（Release）：產(chǎn)品發(fā)布與交付客戶。

圖片來源：Gitchat徐超《OpenStack快速進階教程》

這一過程需要持續(xù)集成/CI、持續(xù)測試/CT、持續(xù)交付/CD、持續(xù)部署/CD。CI是敏捷開發(fā)（Agile Development）的關(guān)鍵，要求每日頻繁地將代碼集成到主干分支中，在集成前必須通過自動化驗證測試，重點在于集成的快速性，如專注敏捷開發(fā)的行業(yè)大牛Martin Fowler所言：“持續(xù)集成并不能消除Bug，而是讓它們非常容易被發(fā)現(xiàn)和改正”。

CI與CT通常緊密結(jié)合在一起，小型的單元測試會與CI同步進行，以便開發(fā)人員以盡量短的時間間隔發(fā)現(xiàn)Bug所在并進行修正，從而保證軟件項目質(zhì)量的持續(xù)改進。

總體而言，CI/CT的意義在于確保軟件的每一次改動都盡快部署到模擬產(chǎn)品環(huán)境中使用嚴(yán)格的自動化測試，確保軟件的應(yīng)用和服務(wù)能夠符合預(yù)期。

范科發(fā)提出，CI/CT所使用的工具必須全自動化進行部署和應(yīng)用，要做到“所有事情都以代碼實現(xiàn)/Everything as Code”，而自動化可以釋放DevOps模式的所有活力，所謂DevOps，顧名思義，是Dev（開發(fā)人員）+Ops（運維人員）：開發(fā)運維一體化。

代碼層面的敏捷開發(fā)解決了協(xié)同開發(fā)和多機器部署開發(fā)問題，但無法解決大體量公司人員交接的矛盾，DevOps既是一種綜合協(xié)調(diào)資源的理念，也落地為平臺工具：涉及項目管理、代碼管理、CI/CT、CD、系統(tǒng)監(jiān)控等一系列流程，對“人、流程、平臺”三者進行全流程、端到端的部署與調(diào)配。

DevOps模式 圖片來源：維克多

范科發(fā)介紹，在DevOps中需要工具具備“業(yè)務(wù)流”的自動化集成，但面臨最困難的點是如何實現(xiàn)軟件虛擬化，以便實現(xiàn)虛擬測試、虛擬標(biāo)定、虛擬診斷和虛擬交付。

軟件虛擬化：運行環(huán)境、物理環(huán)境、云端軟件系統(tǒng)虛擬化

現(xiàn)如今，域控器、區(qū)域控制器和中央計算中心的大量軟件將由多方獨立并行開發(fā)集成，因此，在開發(fā)階段容易因為無硬件、或者耦合軟件由第三方開發(fā)而無法實現(xiàn)測試工作。如果將系統(tǒng)驗證統(tǒng)一放在汽車軟硬件集成之后，敏捷開發(fā)中CI/CT所需要的自動化測試設(shè)備和時間成本會極其高昂。

虛擬化測試的出現(xiàn)正是為了解決這一問題。

首先了解一下汽車開發(fā)測試的主要環(huán)節(jié)：軟件在環(huán)測試（SiL）與硬件在環(huán)測試（HiL）。其中，“狹義”的SIL需要驗證模型自動生成的代碼，以及用于代碼生成的模型行為是否一致的等效性測試，無法應(yīng)用于未采用MBD（基于模型進行定義）開發(fā)的軟件系統(tǒng)。

范科發(fā)介紹道，Vector提供CANoe、CANoe4SW和CANoe4SW Server Edition提供“廣義”的SIL，側(cè)重點在于軟件系統(tǒng)，提供不依賴于硬件和算法模型環(huán)境的驗證，測試過程中，被測ECU的軟件運行及測試都在單純的PC或IT環(huán)境中，即不帶有任何真實硬件ECU和其工作所需真實組件，實現(xiàn)了全虛擬化環(huán)境測試。

圖片來源：維克多

范科發(fā)強調(diào)，在軟硬解耦、軟件定義汽車的趨勢下，汽車行業(yè)中將涌現(xiàn)越來越多的純軟件供應(yīng)商，虛擬測試環(huán)境的構(gòu)建會是必經(jīng)之路，軟件虛擬化將包括三個方面：運行環(huán)境虛擬化、物理環(huán)境虛擬化、與被測軟件交互的軟件系統(tǒng)虛擬化。

從以上三個部分詳細分析軟件虛擬化的意義：

首先，運行環(huán)境的虛擬化可以滿足更高的擴展性要求，系統(tǒng)性測試可以更早進行以節(jié)省成本，實現(xiàn)完全的軟硬解耦，滿足極端場景測試。

物理環(huán)境的虛擬化具體指傳感器和執(zhí)行器的接口仿真，實現(xiàn)了接口復(fù)用，避免避免測試執(zhí)行中的錯誤和無意義測試，支持CI/CT的自動化測試。

最后，構(gòu)建仿真的與被測軟件交互的軟件系統(tǒng)，支持測試云端通信與云端失效的各種情況，并行測試無需額外接口，每個test instance可獨立訪問后臺數(shù)據(jù)。

圖片來源：維克多

基于SIL與DevOps測試平臺服務(wù)器版本CANoe：CANoe4SW Server Edition

基于SIL測試，維克多推出開發(fā)、測試和分析網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)軟件的測試執(zhí)行CANoe4SW Server Edition，測試對象可能是單一的軟件組成部分、子系統(tǒng)、整個分布式系統(tǒng)，允許在基于Windows或Linux的服務(wù)器環(huán)境中完全自動執(zhí)行CANoe的測試工程，服務(wù)器環(huán)境并不局限于標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，同樣適配于虛擬機系統(tǒng)以及Docker上，滿足自動化CI/CT應(yīng)用。

圖片來源：維克多

范科發(fā)強調(diào)，針對AUTOSAR軟件的虛擬化提供基于vVIRTUALtarget的方案，對于非AUTOSAR軟件虛擬化提供CANoe4SW的方案。

非AUTOSAR軟件通過軟件接口適配實現(xiàn)與CANoe4SW的連接，維克多提供免費的IDE的CANoe/CANoe4SW的插件使得Visual Studio和VS Code作為免費的調(diào)試工具，支持IDE與CANoe4SW的耦合；Watch變量可以轉(zhuǎn)換至CANoe4SW中進行深入分析。

此外，使用命令行工具sil-adapter-builder可以使得C、C++、Python適配服務(wù)代碼可在持續(xù)集成中觸發(fā)自動編譯生成。

圖片來源：維克多

除了上述的虛擬化集成外，CANoe也提供更多可選擇的虛擬集成方案：利用WSL共享網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與CANoe集成、建立具有相同通信功能的內(nèi)部/外部IP隧道（Tunneling）、利用CANoe內(nèi)嵌的MATLAB接口，使用FMI/FMU交互接口、基于CANoe私有的FDX實現(xiàn)交互等。

圖片來源：維克多

在新發(fā)布的16.0版本中，CANoe4SW借助AI Visualizer在可視化上取得了進展：可以將AI組件和 CANoe之間交換的圖像可視化，并通過突出輸入圖像中的重要特征來解釋AI輸出。

如何在CANoe中進行SOA仿真、分析和測試？服務(wù)與通信數(shù)據(jù)庫vCDL是關(guān)鍵

在車載以太網(wǎng)和SOME/IP（基于IP、可擴展、面向服務(wù)的中間件）興起之前，要在CANoe中仿真CAN/LIN總線：首先會在CANoe測試環(huán)境中加載數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)總線和節(jié)點，以此添加各種系統(tǒng)變量，完成所有配置后，可在CAPL語言環(huán)境中訪問各類對象與實現(xiàn)各項功能。

從基于信號的總線式傳輸轉(zhuǎn)向基于服務(wù)的SOA架構(gòu)之后，基于服務(wù)的數(shù)據(jù)庫將是最大挑戰(zhàn)，需要支持SOME/IP、DDS和MQTT等多種中間件的數(shù)據(jù)庫定義或修改。CANoe提供的vCDL（面向服務(wù)的通信數(shù)據(jù)庫），這是一種對SOA通信進行描述的語言，通過vCDL可以編寫后綴為.vCDL的Data Source來代替ARXML用在CANoe仿真中。

解決了數(shù)據(jù)庫這一首要問題，要在CANoe中實現(xiàn)基于服務(wù)的SOA通信協(xié)議仿真，就可以直接通過vCDL進行節(jié)點的設(shè)計、導(dǎo)入與修改，接著進行仿真配置和程序設(shè)計，最后進行仿真結(jié)果分析，針對vCDL中定義的數(shù)據(jù)可使用CAPL、C#和Python直接編程處理。

CANoe產(chǎn)品如其名，“Open Environment”表明CANoe軟件支持不同應(yīng)用程序選項和接口、可與各種編程語言配合使用，以開放性，兼容性，協(xié)同性著稱，通過“組合與合作”這兩個關(guān)鍵詞成為一款強大的系統(tǒng)性測試解決工具。同時配合Vector提供的自動化腳本平臺vTESTstudio，可滿足各類黑盒測試。

推此及彼，這和開源靈活的編程精神相仿，編程上手的關(guān)鍵不在于硬敲代碼，凡事都要親歷親為，而在于靈活運轉(zhuǎn)于各庫，集萬家經(jīng)典于一體，正如范科發(fā)所言：“Everything as Code”，在這個信息爆炸、技術(shù)爆炸的時代，在量才適用、各盡其才之后，敢于將不熟悉的技術(shù)領(lǐng)域交給生態(tài)也很重要。

圖片來源：維克多

（以上內(nèi)容根據(jù)維克多汽車技術(shù)（上海）有限公司商業(yè)開發(fā)經(jīng)理范科發(fā)于2022年8月3日由蓋世汽車、AUTOSAR組織聯(lián)合主辦的2022第三屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發(fā)表的《供應(yīng)商是否為OEM軟件系統(tǒng)虛擬交樣做好準(zhǔn)備？》主題演講進行理解和整理。）

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