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HIL第2讲,零基础教程,HIL来源和实时系统_官网

发布时间:2020-11-10    来源:官网79896

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官网|第二谈,本节详细讲解HIL的历史,并讲解什么是实时系统,读者本节之后,读者不应学会自行分析自己的测试对象,想到必须不必须实时系统,以及,必须什么样的实时系统,还可以对自己的测试对象的实时性,做到一些非常简单的评估。上一节我们总体上聊了本系列文章的目的,从本谈开始,我们转入正题。本节,我们聊聊HIL系统的起源,以及什么是实时系统。

HIL系统很得意,但是它是怎么问世的呢?我们假设该稍文章的读者都具备单片机的概念(汽车上的控制器就是一个加强型的单片机),那么回忆起一下,大学时候,我们是怎么在硬件层次上测试单片机呢?一般都是,从淘宝上卖个开发板或者自己做到一个开发板,把代码火烧进来之后,把单片机外设的IO输出用导线印出来,把导线的另一端跟电源或者地点控一下又一下,跟电焊似的,建构数字信号输出,看单片机的反应如何。对于单片机的输入,我们一般是拿个示波器测试PWM波,或者拿个万用表测数字量输入。总之,单片机必须什么,我们就给它建构什么,单片机输入什么,我们就想要办法检测什么。上个世纪80年代之前,全世界范围内还没新能源车,燃油车上的控制器也很少,没ABS、ESP、SPB、气囊、ADAS、雨量传感器……,汽车控制器的研发还是很非常简单的,所以,还是只得可以按大学单片机的作法来研发的。

但也正是上个世纪80年代起,汽车技术蓬勃发展,大量的新技术和电子产品开始引进到汽车中,整车的复杂度大大提高,这在提升了汽车的安全性、舒适性的同时,也大大增加了汽车研发的工作量,开发周期显得更长了。在这个时候,在汽车起源的地方,锐意进取的日耳曼人再行一次走在了世界的前茅,HerbertHanselmann博士在UniversityofPaderborn正式成立了dSPACE公司,并同时公布了两款划时代的产品:较慢原型、HIL。

附图一张创始人的画像:这两个产品相互合作,极致解决问题了当时乃至今天依然不存在的两大难题:1、我作好了软件,但是硬件还须要时日,样车慢下线了,怎么能去找一个控制器,把软件火烧进来,装有到车上替换我的硬件,再行顶一下,别耽搁车辆工程进度;2、我的软件、硬件都作好了,软件也火烧进来了,在装车之前,我想要再行在测试环境中对它展开精细地检查和测试(却是在车上很难建构各种逻辑条件,覆盖率较低),最差能让我实在看起来知道在操作者一辆车。dSPACE公司是HIL产品乃至HIL概念的发明者,时至今日仍是这个领域全球最杰出的运动员,追随者、模仿者有一大批,比如ETAS、NI,以及其他一众叫不上来名字的小公司。

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师子一号的此系列文章,只闲谈HIL,较慢原型不讲。当年,dSPACE的HIL,主要是针对发动机控制器(EngineControlUnit)ECU的,所以,当下全世界大多数HIL设备,都具有发动机的灵魂,冥想一起,或许有一股淡淡的汽油味。整车模型、故障注入、实时系统……这些概念全部都是因为当年测试发动机而做出来的,针对发动机控制器ECU盾测试,这些东西基本上都是是必需的。

再行说道第一个,什么是HIL领域的实时系统?师子一号对它的定义为:操作系统掌控板卡输入或者输出信号,仅次于时延是高效率的,这就是实时系统。它和“运营速度快”不是一个概念,特别强调的是可靠性可控性。我们打个比方,公司八点半下班,有两位员工,都一挺勤快,甲每天大约都是8点20到,乙在多数情况下,都是8点10分之前到。但是,甲根本没耽误过,迟于也是8点29,而且,我们分析甲的睡觉时间,通勤方式……也显然坚信他以后也并不大可能会耽误;而乙,就不是了,他在多数情况下都能早早到公司,但他有时候不会耽误,甚至,下大雪了时候,还可能会临时休假甚至旷工。

在这个例子中,8点30,就是仅次于时延,也是辨别在该场景下是不是实时系统的标准,实时系统是比较某一标准而言的,一个系统在汽车行业是动态的,到了航天领域有可能就不是动态的了。很显著,甲员工就是实时系统,而乙不是。实时系统主要有linux-RT、Vxworks等类型。

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那,为什么发动机ECU测试必须实时系统呢?答案在于ECU处置的信号很类似,氧传感器、爆震传感器、曲轴凸轮轴方位传感器;点燃掌控……这些都是以一定频率变化的,假如,我们想要通过板卡的pin,输入给ECU的某一输出pin右图右图的信号(横轴代表时间,数轴代表电压),当然,这是理想信号。如果我们使用实时系统,那,我们虽然无法确保信号的实际时序曲线和图中几乎一样,但能确保是在它高效率的附近,从而符合ECU对该信号的时间延迟的定义及拒绝,保证ECU不察故障(这些故障是ECU构建定义好的、ECU软件早已构建了);如果我们使用非动态的单核系统,则有可能当我们在这个系统上同时展开别的操作者时,比如用matlab展开建模分析,造成进程冗余,上图某个点的信号经常出现较小时间后武,远超过了ECU的时延,从而造成ECU报了故障。而且,请求读者留意一点,上图这个周期为6.28秒,一周期变化20次的信号,靠人工操作者是不有可能构建的,必需通过软件,而且是运营在实时系统上的软件。这个所谓的软件,就是“整车模型”的一部分。

下一讲师子一号将不会详尽说道说什么是整车模型。上面这个例子,明晰展出了所谓实时系统的起到。

当年dSPACE公司大力实行实时系统,是因为没有它敢,而且多核处理器还没出生于。所以,HIL系统就出了那副样子,两个主机,一个主机装有上实时系统,出了一个大号的单片机,然后用它作为标准,去给另一个增强型的迷你单片机获取输入输出信号;另一个主机是一个普通PC,做到一些文档编辑、测试用例设计操作者的工作,两个主机之间一般通过网线通讯。

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可是,时代是不会变化的,CPU、操作系统的技术也是大大升级的,现在的多核CPU,早已几乎可以通过软件对普通windows系统展开动态化,仍然必须两台独立国家主机了。而且,并不是所有的控制器都像ECU那样,有这种低时间特性的信号,必须实时系统来测试。比如VCU、HCU、BMS、BCM、FCU、网关……普通的单机win7系统几乎绰绰有余。我们必须实时系统,是因为,如果信号延后了,被测对象要报错,基本无法再行长时间工作。

而这样的“报错”,对被测对象而言,是一个长时间且必需的功能。所以,想到被测对象否有这样的“时延检测”功能,是我们辨别否必须实时系统的最重要的依据。经综合考虑到,本系列文章主要谈单主机普通PC、WIN7系统的HIL,和双主机的HIL。

普通win7系统的动态化技术,可以成本极低的实时系统,但在汽车行业较为小众,不做到讲解,读者可自行研究。可是,为什么“两台主机”这种架构的HIL系统,依然是HIL供应商直言的呢?哪怕你测量个BCM,也给你促销这种架构。|官网。

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