1.來自硬軟件開發的挑戰

1.1 來自硬件的挑戰

硬件系統

ECU數量>100個

數據帶寬>5Gbps

CPU處理能力> 50000 DMIPS

AI運算能力> 1000 TOPS

測試系統

如何實現測試仿真運算能力，IO數量和數據處理

帶寬的擴展，以適應硬件系統越來越高的要求?

汽車來自測試的挑戰，本質上是來自于汽車電子的軟件硬件開發的挑戰。現在汽車的整個電子電氣架構越來越復雜，從ECU數量到數據帶寬到CPU、GPU的處理能力，和之前相較都有一個數量級的變化。傳統的HIL測試是采用一臺計算機加上一些板卡，通過板卡中的幾個模型模擬車上的一部分來對控制器進行測試。現在面對巨大的數據量以及超高的運算需求，原有的一臺計算機的HIL測試方式已經無法滿足，因此我們提出一個“集群HIL”的概念，所謂的“集群HIL”就是用一組計算機群充當一臺HIL來擴展這臺HIL的仿真測試和處理。

1.2 來自軟件的挑戰

軟件系統

更高的復雜度：代碼數量>一億行

更多的個性化功能

敏捷開發：更多的迭代次數&更短的迭代周期1.5X電子系統迭代速度6X機械系統迭代速度

測試系統

如何在更短的時間內完成更多的測試用例的更多輪迭代測試?

軟件定義汽車的趨勢導致了對汽車軟件開發的要求越來越高，隨之而來的就是汽車龐大的代碼數量和更多的迭代次數以及更短的迭代周期，相應的也對測試帶來更大的挑戰。如何解決這個問題，我們通過“HIL集群”的概念讓測試并發執行，提高測試效果，進而加快軟件發布和迭代的效率。

2.集群HIL

2.1 “集群HIL”概念

目的：以橫向擴展的方式滿足更高的硬件仿真測試需求

主要場景：

AD域多傳感器信號的實時仿真和注入

整車多域聯合實時仿真測試

系統組成框圖：

上圖是集群HIL系統組成框圖，從下向上看，最下面是被測件DUTs，也就是控制器，在同時進行多個測試時，這個通常是整車上不同的控制器，比如自動駕駛域控制器、DCM等等;中間部分是三臺HIL，每臺HIL里有各自的板卡、測試機，里面可以是模型或者場景軟件，每臺HIL最上面有一個IO HUB模型，通過IO HUB將三臺HIL整合成為一個集群。要想讓三臺HIL運行的像一臺HIL一樣，同步一樣的效能，必須要由同步的板卡實現三者之間的數據和節拍間同步，IO HUB模塊的作用就是用來同步三臺計算機之間的數據;再往上就是Windows PC, 也就是操作者電腦。

從用測試者度來看，測試者用一臺普通的電腦連到一個集群上面，這個集群背后可能由有若干臺原來的HIL，通過我們的IO HUB連起來，在上面聯合仿真多個模型，產生大量的數據同時測試ECU。

2.2 集群HIL的關鍵技術

1)多HIL節點間時間同步

統一的分布式時間戳

統一的分布式調度節拍產生

2)數據同步

對軟件透明的本地內存訪問方式

分布式存儲器的數據一致性

數據同步的高效和延遲低

3)實時系統

實時Linux內核和設備驅動

多節點模型運行調度管理系統

4)多通道自動駕駛數據同步注入

大帶寬數據注入的處理

多通道數據同步的處理

2.3 昆易“集群HIL”的解決方案

1)IO HUB

多機柜間時間硬件同步

統一的系統調度節拍發生器

統一的時間戳計時器

多機柜間分布式內存的硬件實現分布式內存區由PCIE內存地址映射實現，CPU可以像訪問本地內存一樣直接訪問分布式內存同步由IO HUB硬件完成，數據同步帶寬10 Gbps

2)自動駕駛數據注入卡

多通道視頻/雷達信號同步

RDMA技術，數據直接注入卡和GPU之間傳輸，不經過系統主內存和CPU，降低延遲和CPU負載

多通道曝光信號同步

3.HIL集群

3.1 關于“HIL集群”

目的：

同時仿真多個測試環境

并發執行多個測試用例

縮短測試用例的執行時間

主要場景：

“測試工廠”

并發執行多個感知測試

系統組成框圖

上圖是HIL集群系統組成框架圖，從下往上看，最下面還是DUT，也就是被測件;中間部分是HIL，這部分就是一個普通HIL，由測試機、板卡、模型、測試用例組成，沒有特別的硬件差距。在上面也沒有IO HUB模塊，因為在這個場景上不需要同步它們之間的數據，但是需要一套軟件系統進行管理，也就是上方的HIL集群的管理服務器。HIL集群管理服務器用于管理下面的所有的HIL節點，知道它的狀態，進而測試用例或者場景分配到下面可用的節點，讓這些節點同步跑、并行跑，跑完之后再把結果收集回來，發揮一個管理的作用;上方右邊是測試用例數據庫/場景數據庫，這里面存了需要去測的ECU用的測試用例。

3.2 “HIL集群”的關鍵技術&解決方案

關鍵技術：

測試環境容器化

多測試環境并發執行

測試用例和硬件資源的分配和管理

CI/CD集成

自動測試框架的支持

昆易自動測試框架圖

審核編輯：湯梓紅