CASE時(shí)代車載系統(tǒng)開發(fā)面臨的課題

汽車產(chǎn)業(yè)在開發(fā)下一代汽車時(shí)，為更好應(yīng)對(duì)CASE(*1)所代表的全新需求，車載系統(tǒng)的開發(fā)方法必須進(jìn)行變革。

(*1) CASE : Connected, Autonomous, Shared & Services, Electric

為了應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)連接和自動(dòng)駕駛的需求，強(qiáng)大的通信、感知、認(rèn)知、判斷及控制能力、完善的功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全性能必不可少，由此系統(tǒng)、特別是軟件變得愈加大型化、復(fù)雜化。因此不僅是單個(gè)半導(dǎo)體器件和軟件的性能提升、整體系統(tǒng)解決方案的開發(fā)也變得越來越重要。

車載系統(tǒng)的開發(fā)由車輛開發(fā)、ECU(*2)開發(fā)、半導(dǎo)體（SoC(*3)）開發(fā)這三層組成，各層之間進(jìn)行協(xié)同開發(fā)非常必要。而且由于系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性的不斷提升，車輛/ECU開發(fā)時(shí)的SoC技術(shù)需求設(shè)計(jì)，以及SoC開發(fā)時(shí)的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)都呈現(xiàn)出了長(zhǎng)期化的態(tài)勢(shì)。此外，在車輛/ ECU開發(fā)中，使用SoC樣片進(jìn)行的軟件開發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)證也呈現(xiàn)長(zhǎng)期化趨勢(shì)。因此，快速將最新技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品變得越來越困難。而且，一旦系統(tǒng)驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題必須要返回到SoC設(shè)計(jì)階段（這個(gè)過程被稱為返工）才找到解決方案，那么返工風(fēng)險(xiǎn)也必須被考慮。

(*2) ECU : Electronic Control Unit

(*3) SoC : System on a Chip

為解決以上問題，SoC供應(yīng)商非常期待能夠縮短SoC開發(fā)時(shí)間，進(jìn)而縮短車載系統(tǒng)整體的開發(fā)周期。
瑞薩為了應(yīng)對(duì)快速軟件開發(fā)及系統(tǒng)驗(yàn)證左移，開發(fā)設(shè)計(jì)了R-Car Virtual Platform，它

•    可以將車輛/ECU/SoC開發(fā)并行進(jìn)行

•    建立了早期驗(yàn)證方案，避免了返工風(fēng)險(xiǎn)

我們相信通過以上措施將有助于縮短開發(fā)周期。

R-Car Virtual Platform (VPF)的目標(biāo)

通過提供各種虛擬模塊，瑞薩旨在實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)。

1.    SoC開發(fā)與軟件開發(fā)并行。 

過去，軟件開發(fā)時(shí)需使用SoC樣片來進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，因此SoC和軟件是串行開發(fā)。通過使用R-Car VPF，可在SoC開發(fā)完成之前就著手軟件設(shè)計(jì)，這種并行開發(fā)方式可以縮短開發(fā)周期。

2.    通過上游系統(tǒng)驗(yàn)證有效防止返工

過去，系統(tǒng)驗(yàn)證是在車載系統(tǒng)開發(fā)的最下游進(jìn)行的，因此為解決發(fā)現(xiàn)的問題而返工時(shí)常發(fā)生。通過使用R-Car VPF開發(fā)軟件，可以將系統(tǒng)驗(yàn)證移至SoC開發(fā)完成之前，從而減少返工風(fēng)險(xiǎn)。過去由于SoC和軟件是串行開發(fā)的，因此在設(shè)計(jì)SoC時(shí)不能充分考慮到軟件開發(fā)的需求，所以存在不能確定SoC詳細(xì)技術(shù)參數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)；并且在SoC驗(yàn)證時(shí)軟件開發(fā)還未完成，因此存在無法使用目標(biāo)軟件進(jìn)行測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)。通過使用R-Car VPF同步進(jìn)行SoC和軟件的開發(fā)、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，可有效防止在SoC設(shè)計(jì)階段遺漏需求，并通過使用實(shí)際軟件驗(yàn)證用例來提高SoC質(zhì)量。

R-Car Virtual Platform (VPF)的概要介紹

R-Car VPF是一個(gè)無需樣片就可以進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的仿真環(huán)境。通過使用寄存器接口模擬R-Car的功能，可以像使用實(shí)際產(chǎn)品時(shí)一樣進(jìn)行軟件開發(fā)。
預(yù)期用途（預(yù)期效果）

•    可在提供樣片前著手軟件設(shè)計(jì)，且在使用樣片后將軟件無縫移植。

•    在提供樣片前，可進(jìn)行產(chǎn)品和控制軟件協(xié)同運(yùn)行的系統(tǒng)驗(yàn)證。

•    提供樣片以后，也可將其用于軟件回歸測(cè)試。
主要特征

•    R-Car VPF集成了CPU模塊，軟件可在CPU模塊中運(yùn)行

•    允許對(duì)DRAM等存儲(chǔ)空間進(jìn)行讀/寫訪問

•    地址映射和計(jì)算精度與相應(yīng)硬件產(chǎn)品完全相同

•    可根據(jù)市場(chǎng)需求依次添加IP模塊

R-Car VPF中內(nèi)置的SoC模塊具備與產(chǎn)品相同的結(jié)構(gòu)，可在CPU上運(yùn)行軟件，并通過總線模型控制各種IP。R-Car VPF與該硬件產(chǎn)品是二進(jìn)制兼容的，從而允許使用VPF和樣片無縫進(jìn)行軟件開發(fā)。IP模塊的功能通過總線設(shè)置相關(guān)寄存器來控制，同時(shí)也支持內(nèi)存訪問和中斷控制。

R-Car VPF支持以下功能，旨在實(shí)現(xiàn)與在SoC產(chǎn)品上進(jìn)行軟件開發(fā)達(dá)到相同的使用體驗(yàn)。

•    裝配了UART（* 4）控制臺(tái)。

•    部分通信接口可通過連接到執(zhí)行器的資源進(jìn)行操作。即，可使用執(zhí)行器的資源作為相反模型，進(jìn)行軟件開發(fā)。

•    可通過與各種軟件調(diào)試器來調(diào)試源代碼

(*4) UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

R-Car Virtual Platform (VPF)的開發(fā)狀況

車載SoC產(chǎn)品R-Car系列的第三代產(chǎn)品正在量產(chǎn)。2021年之后，我們將使用R-Car VPF進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)。事實(shí)上，我們已將R-Car VPF原型應(yīng)用于內(nèi)部軟件的開發(fā)。過去，雖然軟件開發(fā)也是跟硬件設(shè)計(jì)并行進(jìn)行的，但是軟件測(cè)試只能在樣片完成之后進(jìn)行?，F(xiàn)在通過使用R-Car VPF進(jìn)行軟件測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)了盡快向客戶提供產(chǎn)品的目的。

未來，我們將向客戶提供R-Car VPF平臺(tái)以支持快速軟件開發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)證左移。