最优的室内环境有助于我们的个人健康：供暖、通风和空调系统可保证必要的舒适度。这正是跨国公司 Copeland 的优势所在：通过优化供暖和制冷的可持续解决方案，它为改善室内空气质量和提高源效做出了重要贡献。基于 dSPACE 工具的虚拟测试环境为其 ECU 验证提供支持。
在开发控制单元时，在早期的虚拟验证已经成为一种趋势，不仅限于汽车行业，其他领域也因此受益。使用软件在环（SIL）仿真进行验证的最大优势在于，可以直接在自己的 PC 上进行软件开发和测试执行。因此，早在硬件和硬件在环（HIL）仿真工具准备完毕之前，就可以提前开始进行软件验证。
SIL 进入HVAC领域
无论是生活区、工作区还是工业领域：如今，对室内供暖、通风和制冷的气候友好型解决方案的需求与日俱增。Copeland 的供暖、通风和空调（HVAC）解决方案具有创新性和可持续性的优势，使其成为制造商、安装人员和楼宇业主的重要合作伙伴。公司在测试和验证其电控单元（ECU）的功能时依赖于SIL。其开发和测试环境基于dSPACE 工具和Copeland 的环境模型。在这种情况下，Copeland 还使用了一种特殊的 dSPACE 工具包——V-ECU SDK（SDK：软件开发工具包），以便尽快从现有的 C 代码中生成合适的虚拟 ECU（V-ECU）。
基础测试装置
Copeland 使用基于 VEOS 的虚拟测试环境（基于 PC 的 dSPACE 仿真平台）来验证其环境控制单元。对于闭环测试所需包括的典型组件：
- 虚拟 ECU（V-ECU）： V-ECU 包含待测试的代码以及传感器和执行器的相应输入和输出。
- 环境模型： 它仿真所连接传感器的数值，同时考虑执行器的情况。热力学环境模型由 Copeland 通过标准化的 FMU格式提供。
- ControlDesk： dSPACE 实验和仪器软件可将选定的变量值可视化，并支持 Copeland 对控制器和环境模型进行交互式实验和测试。
- AutomationDesk： 借助 dSPACE 功能强大的测试编写和测试自动化工具，Copeland 建立了一个测试用例库，可在后续测试阶段自动执行自动化测试。
V-ECU 作为虚拟孪生
在为 ECU 验证建立虚拟测试环境时，创建被测系统（SUT）是一个重要步骤。对于此步骤，重要的是将待测 ECU 的代码原封不动地集成到仿真环境中。为此，必须由仿真环境调用代码，并与模型交换传感器数值和控制变量。其结果是以包含原始代码的 V-ECU 形式生成控制单元的虚拟孪生。
从 C 代码生成 V-ECU
Copeland 的控制算法使用 C 语言开发，并集成到阶跃函数中。该功能可完成三项典型任务：
- 将仿真输入数据读入代码内部变量：V-ECU 可通过可自由配置的虚拟端口实现这一功能。
- 执行控制算法：该算法使用刚才设置的输入值，并计算输出变量的值。这些产品级代码代表测试对象，随后以相同形式用于目标硬件。
- 计算值将写入 V-ECU 的输出端口。
阶跃函数是粘合代码，即在仿真环境与产品级代码之间起到桥梁作用。在 Copeland 的具体应用中，它每 100 毫秒重复执行一次。在本项目中，V-ECU 只需使用一个阶跃函数即可，但也可以使用多个步进函数来仿真更复杂的时间行为。
总而言之，以下这些就是虚拟化 V-ECU 的主要任务：
- 确定通信虚拟端口
- 确定阶跃函数，包括调用周期
- 配置和创建 V-ECU 容器文件
借助 dSPACE 的 V-ECU SDK，Copeland 能够独立完成所有这些任务。
通过 V-ECU SDK，轻松使用 V-ECU
V-ECU SDK 是 dSPACE 用于虚拟化和用 C 代码生成 V-ECU 的工具包。该工具包自 2022 年以来一直在 Copeland 成功应用。在 SDK 的帮助下，Copeland 能够快速、轻松地从现有的 C 代码生成适当的 V-ECU，用于 ECU 验证。Copeland 的高级软件工程师 Han Hu 对以此带来的便捷性感到非常高兴，这让他的团队和整个验证过程受益匪浅：“借助 dSPACE 的 V-ECU SDK，我们可以随时随地灵活地测试软件，无需硬件设备。”
分布式工作和 Easy SIL 简介
V-ECU SDK 本身基于文本的配置和基于脚本的 VEOS 自动化功能可将测试设置轻松集成到版本控制系统中——例如开源软件 Git。
在 Copeland，概述结构最初仅由一名专家建立，达到预期成熟度后通过 Git 发布。这将在整个开发团队中使用 SIL 与 VEOS 作为开发和测试环境的门槛降至最低，并为 Copeland 建立的分布式工作方式铺平了道路。
总结与展望
在该项目中，Copeland 建立并成功引入了基于 VEOS 的 SIL 开发和测试环境。借助 dSPACE V-ECU SDK，公司无需任何特殊的 SIL 经验或额外的工程设计即可实现这一目标。借助 SIL，Copeland 只通过几步就实现了测试验证工作的增加的价值。该示例还显示了 SIL 在汽车行业以外的各种用途，以及使用 VEOS 和 V-ECU SDK 开始 SIL 验证的便捷性。
基于 SIL 仿真，Copeland 正在使用 AutomationDesk 开发自动测试。这些测试将用作 SIL 开发的回归测试，也为即将进行的 HIL 验证做准备。
由 Copeland Europe GmbH 提供
《dSPACE杂志》，2024年4月出版
