La validation précoce et virtuelle des fonctions de calculateur (ECU) occupe une place de plus en plus importante dans le développement des véhicules modernes dans les secteurs de l'automobile, des véhicules hors route et de l'aéronautique. Les prototypes des calculateurs virtuels, également appelés ECU virtuels ou V-ECU, sont indispensables pour la validation, mais leur interchangeabilité entre fabricants et entre outils pose un défi. C’est ici qu’intervient le standard FMI (Functional Mock-up Interface). Ce standard n'est pas nouveau mais il est en constante évolution – aujourd'hui le focus est sur la communication réseau ; se reporter à notre précédent article de blog .
Dans cet article, vous allez apprendre comment évaluer au mieux le standard FMI Layered Standard for Network Communication pour vous-même et vous préparer à son utilisation à un stade précoce. Découvrez comment le standard aide les OEM et les équipementiers à créer et utiliser efficacement les V-ECU. Cet article met en lumière les principaux problèmes auxquels les OEM et les équipementiers sont confrontés en matière de validation virtuelle et comment le standard pourra les résoudre à l'avenir.
Quels sont les défis auxquels les OEM et les équipementiers sont confrontés lors de l’échange de V-ECU ?
L'échange de V-ECU entre les OEM et les équipementiers pose différents défis aux deux parties.
Les OEM veulent mettre en service la fonctionnalité des ECU dans un système global ou un sous-système à un stade précoce et dépendent donc de la livraison des V-ECU par leurs équipementiers dans le respect des délais. Ils doivent indiquer la forme précise sous laquelle ils souhaitent réceptionner la livraison. Un effort manuel est souvent nécessaire pour intégrer les artefacts fournis dans l’environnement de simulation. Si la mise en œuvre ne répond pas précisément aux exigences, des itérations supplémentaires entre l’OEM et l’équipementier sont nécessaires.
Les équipementiers ont leur propre processus de développement pour le logiciel de calculateur. Avant qu’ils puissent fournir un V-ECU à l'OEM, celui-ci doit avoir déjà été soigneusement testé et mis en service – normalement avant que les premiers prototypes matériels ne soient disponibles. En plus de la virtualisation et de la validation du logiciel de l’ECU, ils doivent consacrer des efforts significatifs pour adapter précisément le V-ECU aux spécifications et aux exigences de l'OEM.
Les workflows actuels nécessitent donc un effort supplémentaire pour adapter les interfaces, l’intégration manuelle des V-ECU dans les environnements de simulation, et des itérations fréquentes entre l’OEM et l’équipementier. Cela témoigne clairement de l'importance d'un standard pour l'échange efficace de V-ECU.
Comment le standard aide-t-il les OEM et les équipementiers à surmonter ces défis ?
Un standard pour les V-ECU dans le domaine de la communication réseau est donc crucial pour répondre aux défis décrits ci-dessus. Le standard en couche offre plusieurs avantages dans ce cas :
- Forte interopérabilité et réduction des coûts : Les OEM et les équipementiers utilisent souvent des solutions internes ou s'appuient sur des chaînes d'outils de différents fabricants. Le standard FMI s’est imposé comme la norme pour l’intégration des modèles d’environnement et est donc supporté par de nombreuses plateformes de simulation. Etant donné que le standard FMI Layered Standard for Network Communication repose sur les principes de FMI 3.0, les simulateurs existants qui supportent le standard de base FMI 3.0 peuvent être utilisés sans extensions supplémentaires, même pour la simulation de V-ECU avec connexion de bus. Cela réduit les coûts de mise en œuvre et garantit une forte interopérabilité. Lors de l’ASAM International Conference 2024, le groupe de travail FMI a montré de manière impressionnante à quel point l’échange de V-ECU et l’interopérabilité de différents outils fonctionnent dans la pratique en toute fluidité grâce au standard en couche.
- Applicabilité polyvalente pour la plus grande variété de cas d'utilisation : Les scénarios de simulation des OEM et des équipementiers sont souvent différents. Les OEM créent souvent des systèmes de simulation avec plusieurs V-ECU afin de valider l'interaction des ECU fournis. En revanche, les équipementiers ont tendance à effectuer des tests isolés et à utiliser des modèles de messagerie véhicule (restbus) par exemple. Le standard en couche supporte les deux : Les OEM peuvent réaliser des scénarios de simulation complexes, y compris la simulation d'erreurs réseau, tandis que les équipementiers peuvent connecter un V-ECU directement à une messagerie véhicule (restbus). Le standard garantit que les V-ECU peuvent être utilisés dans les deux scénarios sans ajustements. En outre, il prend en compte les différentes phases de développement d’un V-ECU. Dans les phases précoces (Niveau 1), les messages réseaux peuvent être transmis sous forme de signaux, alors qu'une simulation au niveau des pilotes de bus est possible dans les phases avancées (Niveaux 2-4).
- Niveau élevé de cohérence et de qualité et extensibilité rapide : Le standard en couche est développé dans le cadre du projet FMI de Modelica Association, organisation suédoise à but non lucratif, garantissant à la fois l’indépendance et la cohérence nécessaire. La qualité du standard est assurée avant sa mise à disposition par l'échange de V-ECU dans le cadre de contrôles croisés. En outre, l’ouverture aux contributions au standard permet d’intégrer rapidement les innovations et les nouveaux types de bus dans le standard.
- Spécification et mise en œuvre simplifiées : Les OEM n’ont plus à expliquer en détail à leurs équipementiers les éléments à fournir pour la validation. Le nouveau standard fournit des spécifications, des démonstrations, des directives et un exemple de code. Ainsi, les équipementiers ne perdent pas de temps précieux et savent immédiatement comment mettre en œuvre les exigences sans avoir besoin d’explications supplémentaires.
Comment le standard est-il supporté dans les outils dSPACE ?
Le standard en couche FMI a le potentiel de modifier fondamentalement la collaboration entre les OEM et les équipementiers pour la validation de leurs ECU. Chez dSPACE, nous nous engageons à soutenir son introduction et sa mise en place au mieux de nos capacités. Sa mise en œuvre dans les outils dSPACE joue donc un rôle central pour nous.
Support CAN : Avec dSPACE Release 2024-B, le standard en couche pour CAN est supporté par les outils dSPACE suivants :
- SystemDesk , notre outil de génération des V-ECU
- VEOS , notre plateforme de simulation sur PC
Les utilisateurs de SystemDesk peuvent donc désormais créer des V-ECU basés sur le nouveau standard en couche. Ils peuvent alors facilement importer ces V-ECU standardisés dans VEOS. Là, les V-ECU peuvent être connectés à des simulations de messagerie véhicule sous la forme de conteneurs de simulation de bus (BSC) par exemple.
Support FlexRay En outre, une version préliminaire avec le support FlexRay est disponible. Cela permet aux utilisateurs de procéder déjà aux premières étapes de la création et de la simulation des V-ECU avec SystemDesk et VEOS à un stade précoce.
Les utilisateurs actuels de nos outils peuvent continuer à les utiliser comme d'habitude et profiter également de ces nouvelles fonctionnalités supplémentaires :
SystemDesk
Les modules MCAL pour les pilotes de bus CAN et FlexRay peuvent désormais également être intégrés dans des V-ECU qui seront ensuite exportés sous forme de FMU (*.fmu). Cela signifie que les V-ECU peuvent être créés sur la base de FMI 3.0 et de l'Abstraction de réseau du standard en couche.
VEOS
La plateforme de simulation reconnaît désormais automatiquement les Functional Mock-up Units (FMU) avec le standard FMI Layered Standard for Network Communication basée sur l'Abstraction de réseau lors de l'importation et crée les contrôleurs de bus correspondants pour eux. Les simulations de messagerie véhicule sous forme de conteneurs de BSC pour CAN peuvent toujours être connectées directement aux V-ECU. Grâce à la simulation de bus intégrée à VEOS, la création de systèmes de simulation complexes est considérablement simplifiée. Les contrôleurs de bus peuvent toujours être connectés par glisser-déposer, et le comportement du bus est simulé en détail comme d'habitude.
Résumé et perspectives
Lors de l'ASAM International Conference 2024, le standard en couche FMI a été présenté pour la première fois à un public plus large. Le groupe de travail FMI a montré de manière impressionnante à quel point l’échange de V-ECU et l’interopérabilité de différents outils fonctionnent dans la pratique en toute fluidité grâce au nouveau standard.
Fin 2024, le standard en couche pour le CAN a franchi le jalon important de « Release Candidate » – la release 1.0.0 officielle est imminente. Parallèlement, les spécifications pour FlexRay et Ethernet progressent rapidement, et LIN est également déjà sur la feuille de route. Comme tous les types de bus sont basés sur les mêmes principes fondamentaux, d'autres jalons peuvent être attendus prochainement.
En raison du haut degré de maturité des versions « alpha » et « beta » du standard en couche, nous avons décidé chez dSPACE de les supporter déjà dans SystemDesk et VEOS. Le support CAN a déjà été mis en place, le support complet pour FlexRay va suivre bientôt, et on travaille actuellement intensément sur le support Ethernet.
Le grand intérêt dont témoignent nos clients et leurs retours systématiquement positifs nous incitent à poursuivre notre implication dans le comité FMI et à faire progresser le support apporté par nos outils. Nous sommes ravis des possibilités offertes par la couche standardisée du standard FMI et sommes impatients de façonner l’avenir de la validation virtuelle avec nos clients.
À propos des auteurs
Markus Süvern
Team Lead, Production Software & SIL Simulation, dSPACE GmbH
Christian Becker
Product Manager, Production Software & SIL Simulation, dSPACE GmbH
