Software-in-the-Loop (SIL)-Tests ermöglichen den vollständig virtuellen Test von elektronischen Steuergeräten (ECU) – einschließlich eines virtuellen Testsystems, virtueller Steuergeräte, virtueller Buskommunikation und einer virtuellen Umgebung. SIL ist unverzichtbar, um die Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Qualität von Anfang an sicherzustellen.
Eine frühe Validierung auf Software-Ebene verbessert unsere Testeffizienz erheblich. Um zuverlässig arbeiten zu können, setzen wir auf die PC-basierte Simulationsplattform dSPACE VEOS, die sich gut in unsere Test-Workflows integriert.
„Mit VEOS kam Ford in nur wenigen Monaten von Schulung und Software-Evaluierung zu handfesten Ergebnissen.“
"Mit VEOS von dSPACE können wir Innovationen durch die Validierung von Funktionen in einem frühen Stadium des Entwicklungszyklus beschleunigen. Die Software-in-the-Loop- und V-ECU-Integrationsfunktionen verkürzen die Markteinführungszeit erheblich und ermöglichen es uns, hochwertige Fahrzeug-Software schneller und effizienter zu liefern."
Was sind Software‑in‑the‑Loop (SIL)-Tests?
Software-in-the-Loop bedeutet, die Funktionen eines Steuergeräts auf einem PC zu testen, wenn keine Steuergeräte-Hardware zur Verfügung steht und keine spezielle Test- oder Simulationshardware benötigt wird. SIL-Tests unterstützen den Entwicklungsprozess und ermöglichen frühe Tests von ersten Funktionen, kompletter Steuergeräte-Software oder komplexen Systemen mit mehreren virtuellen Steuergeräten (V-ECU) und deren Buskommunikation.
Frühzeitige Tests für jeden Entwicklungsschritt erhöhen die Qualität Ihrer Funktionen und verringern den Bedarf an späterer Fehlerbehebung.
Software-in-the-Loop Highlights
- Integrierte End-to-End-Testumgebung für SIL-Tests über mehrere Entwicklungsstufen hinweg für verschiedene Anwendungsbereiche, von frühen Softwaretests und Vorverlagerung von Testvorbereitungsaufgaben bis hin zur umfassenden Validierung ganzer Systeme
- Offene SIL-Lösung, bei der Sie alle Bestandteile von dSPACE erhalten und diese mit Elementen von Drittanbietern integrieren können
- Nahtloser Übergang zwischen SIL und HIL, z. B. zur Wiederverwendung von SIL/HIL-Tests
- Erfahrung aus vielen Kundenprojekten – Wir sind Ihr Partner für den Aufbau einer auf Ihre Anforderungen zugeschnittenen SIL-Simulationsumgebung
- Das Ergebnis: mehr Effizienz, Produktivität und Zuverlässigkeit für Ihre Innovationen.
Herstellerunabhängigkeit für V-ECUs
Der Austausch von V-ECUs zwischen verschiedenen Teams, OEMs und Zulieferern ist mit den SIL-Produkten von dSPACE problemlos möglich, da die mit dSPACE Tools erstellten V-ECUs vollständig mit dem FMI-Standard und dessen Layered Standards kompatibel sind.
dSPACE Angebot für Software-in-the-Loop-Tests
Für alle Komponenten eines SIL-Testsystems bietet dSPACE Lösungs- und Implementierungs-Know-how. Unsere End-to-End-Lösungen ermöglichen es Ihnen, eine reibungslose Testumgebung über verschiedene Abteilungen und Lieferanten hinweg einzurichten. Alle Ihre Konfigurationen, Artefakte, Modelle und Testszenarien können zwischen Software-in-the-Loop-Tests und Hardware-in-the-Loop-Tests wiederverwendet werden, was zu einem nahtlosen Übergang führt.
System under Test
Die entwickelte Software ist das Herzstück einer jeden Validierung und wird daher als System under Test (SUT) bezeichnet.
Woher bekomme ich das zu testende System für meinen SIL-Test?
Ein zu testendes System kann in verschiedenen Formen und aus verschiedenen Quellen stammen. Je nach Klassifizierung Ihres virtuellen SUT unterscheidet sich der Aufwand für die Integration in die SIL-Simulation und der realisierbare Testumfang.
- Ausführungs-Framwork
- Algorithmen
- Virtuelle Steuergeräte
Ausführungs-Framework als System under Test für SIL
Dies ist der Fall, wenn das SUT bereits existiert und innerhalb des Frameworks ohne einen zusätzlichen Simulator ausführbar ist. Funktionstests, für die keine komplexeren Eingangs- oder Streckenmodelle erforderlich sind, können direkt in diesem Rahmen durchgeführt werden.
Eine erweiterte SIL-Lösung kommt dann ins Spiel, wenn der Testumfang erweitert werden muss, z. B. für den Test von Verkehrsszenarien in Closed-Loop-Tests oder für Tests, die weitere virtuelle SUTs umfassen. In diesem Fall muss das Framework mit einer Simulations- und Integrationsplattform gekoppelt werden, die die übrigen Teile simuliert.
Beispiele für Ausführungs-Frameworks sind RTMaps, ROS und die Verwendung von Containern wie Docker.
Algorithmen als zu testendes System für SIL
Ein zu testendes System kann auch aus einem oder mehreren Algorithmen bestehen, die entweder modellbasiert oder codebasiert sind. Eine dedizierte SIL-Umgebung ermöglicht den Funktionstest der Algorithmen in Kombination mit weiteren Teilnehmern, z. B. V-ECUs, Modellen oder Testtools.
Sowohl bei modellbasierten als auch bei codebasierten Algorithmen ist der Aufwand für die Integration des SUT in eine SIL-Simulation gering. Bei modellbasierten Algorithmen können Werkzeuge wie TargetLink oder Simulink verwendet werden, um ein Artefakt zu exportieren, das direkt in die SIL-Simulation integriert werden kann. Für codebasierte Algorithmen müssen einige Informationen für die Simulationsplattform konfiguriert werden, z. B. Ports für die Verbindung des SUT mit dem Rest des Simulationssystems.
Virtuelle Steuergeräte als System under Test für SIL
Hier beziehen wir uns auf Software, die ein Steuergerät ganz oder teilweise repräsentiert. V-ECUs ermöglichen ein breites Spektrum an Tests, von Funktionstests, z. B. im Rahmen von CI/CD, über Software-Software-Integrationstests einzelner Steuergeräte bis hin zu Software-Integrationstests ganzer Steuergeräteverbünde inklusive Buskommunikation. Sie schließen die Lücke zwischen dem Testen auf Funktionsebene und dem Testen ganzer Steuergeräte auf Hardware und ermöglichen so Shift-Left-Tests.
Zunächst ist es wichtig, zwischen klassischen OSEK-basierten Steuergeräten und modernen POSIX-basierten Steuergeräten zu unterscheiden. Die Einbindung in die SIL-Simulation unterscheidet sich erheblich zwischen ihnen. Seriensoftware für OSEK-basierte Steuergeräte kann in der Regel nicht einfach auf einem PC laufen; das Betriebssystem muss simuliert und die Schnittstellen zur Hardware müssen für SIL konvertiert werden. dSPACE bietet mit seinem Produkt SystemDesk eine leistungsfähige Lösung für Level-1- bis Level-3-V-ECU.
Für POSIX-basierte Steuergeräte gibt es dagegen Standardlösungen für die Ausführung auf dem PC. Diese Lösungen müssen dann nur noch mit der SIL-Simulationsplattform verbunden werden. VEOS bietet dafür bereits einige Verbindungen, z.B. QEMU.
Anpassung der V-ECU-Level an das Testziel
Die Ähnlichkeiten zwischen virtuellen Steuergeräten und realen Steuergeräten nehmen von Level 1 bis Level 4 zu. Je höher die Stufe, desto breiter ist der Testumfang, der von anfänglichen Funktionstests der Anwendungssoftware bis hin zu kompletten Steuergeräte-Softwaretests einschließlich Hardware-Effekten reicht.
Daher ist es wichtig, das richtige V-ECU-Level für den angestrebten Testumfang zu wählen. Will man z. B. die Buskommunikation testen, muss ein entsprechender COM-Stack in die V-ECU integriert werden, was oft eine Level-3-V-ECU erfordert. Solche Anforderungen können zu einer Kombination von V-ECUs verschiedener Level führen. In solchen Fällen spielt die Standardisierung von V-ECUs eine Rolle, da die Schnittstellen dieser V-ECUs klar definiert sind.
Weitere Informationen zu den verschiedenen V-ECU-Lelv, ihren Definitionen und bestehenden Standards finden Sie im prostep ivip Whitepaper "Virtual Electronic Control Units" WhitePaper_V-ECU_2020_05_04-EN.pdf
Simulationsmodelle
Strecken-, Umgebungs- und Restbusmodelle liefern dem zu testenden System realitätsnahe Daten und ermöglichen Tests im geschlossenen Regelkreis.
Verschiedene Arten von Simulationsmodellen und wo man sie bekommt
Verschiedene Arten von Simulationsmodellen und wo man sie bekommt
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Simulationsmodelle können Eingaben an ein zu testendes System liefern und Ausgaben von diesem verbrauchen, um Tests in einem geschlossenen Regelkreis zu ermöglichen. Je nach Anwendungsfall stehen ausgefeilte Simulationsmodelle zur Verfügung:
- Simulation der Fahrzeugdynamik (komplexe Mehrkörpersimulation von Pkw, Lkw, Anhängern, Fahrrädern und verschiedenen Off-Highway-Anwendungen).
- Die Simulation verschiedener Antriebsstränge (ICE, Brennstoffzelle, BEV) und Batterien.
- Die Simulation von Verkehr und Szenarien, einschließlich gebrauchsfertiger Szenarien für Vorschriften wie NCAP, DCAS und mehr.
- Simulation von Sensoren (Kamera, Radar, Lidar und Ultraschall) auf verschiedenen Komplexitätsstufen (von Rohdaten bis zu Objektlistendaten)
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Je nach Anwendungsfall können Simulationsmodelle von einfach bis hochkomplex reichen. Sie können aus verschiedenen Quellen stammen:
- Modellierungsexperten können Simulink verwenden und Simulink-Modelle automatisch in ein Container-Format (SIC) generieren, das auf allen dSPACE Plattformen verwendet werden kann.
- dSPACE ASM bietet hochentwickelte Modelle für Fahrdynamik-, Antriebsstrang- und Verkehrssimulationen. Die Modelle sind offen und anpassungsfähig und dienen als idealer Ausgangspunkt für alle Testanforderungen. Alle Modelle können in Echtzeit oder noch schneller laufen – ideal für SIL- und HIL-Tests.
- Restbussimulation (CAN, LIN, Ethernet und Flexray) ist auf Basis von Bussimulationscontainern (BSC) möglich. Sie lassen sich leicht mit funktionalen Simulationsmodellen wie dSPACE ASM kombinieren.
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Alle Modelle sind für verschiedene Anwendungsfälle wiederverwendbar, z. B:
- Rapid Control Prototyping (RCP) mit der dSPACE MicroAutoBox III
- Software-in-the-Loop (SIL)-Tests mit dSPACE VEOS
- Hardware-in-the-Loop (HIL)-Tests mit dSPACE SCALEXIO
Wie kann ich meine SIL-Tests visualisieren?
Vorkonfigurierte Vollfahrzeugmodelle und Testszenarien helfen Ihnen, die Simulation zum Laufen zu bringen. Parameter für das Fahrzeug, die Straßen oder das Szenario werden über einen Editor geändert.
Mit den dSPACE Automotive Simulation Models erhalten Sie offene, modulare und skalierbare Simulationsmodelle für eine Vielzahl von Testanwendungen, z. B. für Fahrzeuge, Lastwagen, Flugzeuge oder Motorräder.
Zur Visualisierung der Tests können Sie dSPACE AURELION verwenden. Die Software ermöglicht ein realistisches Rendering. Sie können benutzerdefinierte 3D-Objekte und Landschaften importieren und die Wetterbedingungen mit einem Mausklick ändern.
Verwenden Sie physikalisch basierte Sensorsimulationen zur Entwicklung und zum Test von Sensorsuiten, Perzeptionssystemen und durchgängigen automatisierten Fahrsystemen.
Die dSPACE Sensorsimulation ist echtzeitfähig, berücksichtigt die physikalischen Eigenschaften von 3D-Assets und ermöglicht eine äußerst realistische Simulation der folgenden Sensortypen:
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Kamera
- Fotorealistisches Rendering und realistische Lichteffekte
- Konfiguration von Objektivprofilen und Kamera-Intrinsics
- Bildveränderung und Einfügen von Fehlern (Verzerrung, Vignettierung, chromatische Aberration, Pixelfehler, Objektivfehler und mehr)
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Radar
- Physikalische, polarimetrische Berechnung des Radarkanals
- Verschiedene Ausgabemodi: Erkennungslisten, Ziellisten, Kanalimpulsantwort, ADC-Rohdaten
- Mehrwegeausbreitung von Radarwellen
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Lidar
- Mechanische Abtastung oder Festkörper-Lidar
- Unterstützung von Wetterbedingungen (z. B. Wechselwirkung des Lidars mit Regentropfen)
- Physikalische Effekte wie Rolling Shutter
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Ultraschall
- Physikalische Berechnung der Ultraschallsignale
- Einschließlich der Auswirkungen von Wandlerinterferenzen
- Verschiedene Ausgabemodi (Kanalimpulsantwort, winkelaufgelöster Schalldruck)
- Die dSPACE Sensorsimulation liefert außerdem pixelgenaue Ground-Truth-Informationen für alle Sensortypen, um KI-Anwendungsfälle mit synthetischer Datengenerierung zu unterstützen.
Simulations- und Integrationsplattformen
Für die Ausführung aller Teile des Simulationssystems, zum Beispiel der Simulationsmodelle, der Restbussimulation und des zu testenden Systems
Features der Hauptkomponenten einer Simulations- und Integrationsplattform
Eine Simulations- und Integrationsplattform muss Artefakte und Formate integrieren, die von verschiedenen internen Abteilungen und externen Lieferanten bereitgestellt werden. Die Plattform muss verschiedene Arten von Komponenten und virtuellen Bussen unterstützen, z. B. Functional Mock-up Units (FMU), virtuelle elektronische Steuergeräte (V-ECU), Simulink-Implementierungscontainer (SIC) und Bussimulationscontainer (BSC). Virtuelle Busse für CAN, LIN und Ethernet ermöglichen die Simulation komplexer Simulationssysteme.
Wie kann man eine Verbindung zu verschiedenen Simulatoren und Tools herstellen?
Das Simulationssystem kann durch Co-Simulation erweitert werden
- Signalbasiert über kundenspezifische FMUs
- Signal- und busbasiert über dSPACE Co-Sim API
Eine Remote-Co-Simulation ermöglicht es Ihnen, Ihre Simulation auf große Rechencluster zu verteilen. Diese Cluster können aus Software-Simulationssystemen bestehen oder auch Hardware-Simulationskomponenten enthalten (SIL-HIL-Kopplung). dSPACE hat Erfahrung mit der Einbindung vieler Drittanbieter-Werkzeuge in ein Simulationssystem.
Verbindung zu Testautomatisierungs- und Experimentierwerkzeugen
Die Simulations- und Integrationsplattform VEOS unterstützt Schnittstellen für die Verbindung mit Testautomatisierungs- und Experimentierwerkzeugen – sowohl mit Werkzeugen von Drittanbietern als auch mit dSPACE Werkzeugen.
- Integriertes XCP-Ethernet für den Zugriff auf Simulink- und TargetLink-Modelle sowie auf V-ECUs
- Unterstützung von XIL API Model Access Ports
- Zugriff auf virtuelle Busse über dSPACE Bus API
- Zugriff auf Variablen und Parameter während der Simulation über dSPACE ControlDesk, dSPACE AutomationDesk und Werkzeugen von Drittanbietern.
Validierungslösungen
Software zur Planung, Ausführung und Automatisierung von Tests, z. B. ob Sie anforderungs- oder szenariobasierte Tests verwenden
Planung und Ausführung von SIL-Tests
- Wählen Sie die für Sie richtige Methode: signalbasierte, skriptbasierte, szenariobasierte, schrittorientierte oder Data-Replay-Tests.
- Nachverfolgen, Analysieren und Visualisieren von Testergebnissen
- Erstellen Sie umfassende Berichte und teilen Sie diese mit Ihrem Team
SIL-Tests automatisieren
- Planen Sie die Testautomatisierung grafisch oder per Code
- Erstellen Sie Testpläne, die über Nacht laufen, damit Sie die Ergebnisse am nächsten Morgen sehen können.
Kontrolle und Kalibrierung von SIL-Tests
- Durchführung von Messungen, Kalibrierungen und Diagnosen während der Laufzeit
- Zugriff auf die Simulationsplattform sowie auf die angeschlossenen Bussysteme
- Verwenden Sie dieselbe Applikationssoftware für virtuelle und reale Steuergeräte sowie für Rapid Control Prototyping, SIL-Simulation und HIL-Simulation
Automatisierte Testfallerstellung mit generativer KI
Generative KI reduziert den manuellen Aufwand für die Entwicklung von Testskripten, die Konfiguration und das Umgebungsmanagement erheblich. Durch die Automatisierung der Erstellung neuer Testfälle und -spezifikationen ermöglicht dSPACE eine schnellere, intelligentere und effizientere Testentwicklung, die einen echten Mehrwert für den gesamten Validierungsprozess darstellt.
SIL-Projekte unserer Kunden
PDF, 952.9 KB
Lesen Sie, wie Sie SIL-Testartefakte für andere Testphasen wiederverwenden können.
dSPACE Blog – Was sagen unsere Experten
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