在汽车、非公路车辆和航空航天行业，电子控制单元（ECU）功能的早期虚拟验证对于现代车辆的开发日益重要。为此，ECU的虚拟原型（又称“虚拟ECU”或“V-ECU”）必不可少，但要在不同厂商和工具之间实现互换性仍面临挑战。这就需要借助Functional Mock-up interface（FMI）标准。这并不是一项新标准，不过它在不断发展，目前的一个重点是网络通信；请参阅我们之前的 博客文章 。
在本文中，您将了解如何最好地评估 FMI网络通信分层标准 并在早期阶段为其使用做好准备。了解该标准如何帮助OEM和供应商高效创建和使用V-ECU。本文重点介绍OEM和供应商在虚拟验证中面临的核心问题以及未来该标准将如何解决这些问题。
OEM和供应商在交换V-ECU时会面临哪些挑战？
OEM和供应商之间的V-ECU交换会给双方带来不同的挑战。
OEM 希望在整体系统或子系统中尽早实现ECU功能，这就需要供应商及时交付V-ECU。他们必须明确指定所需的交付形式。为了将供应商交付的工件集成到仿真环境中，通常需要手工操作。如果不能完全达到要求，则需要在OEM和供应商之间进行额外的迭代。
供应商 有自己的ECU软件开发流程。在向OEM提供V-ECU之前，必须对其进行全面测试并投入使用——通常是在第一个硬件原型可用之前。除了对ECU软件进行虚拟化和验证外，他们还必须投入大量精力，让V-ECU精确适配OEM的规范和要求。
因此，当前的工作流程还需要额外工作调整接口、手动将V-ECU集成到仿真环境中，并在OEM和供应商之间频繁迭代。这清楚地表明，标准对于高效交换V-ECU是多么重要。
该标准如何帮助OEM和供应商应对种种挑战？
因此，网络通信领域的V-ECU标准对于应对上述挑战至关重要。分层标准为此提供了多项优势：
- 互操作性高、降低成本： OEM和供应商通常使用内部解决方案或是依赖不同制造商的工具链。FMI已然成为环境模型集成的标准，得到众多仿真平台的支持。由于 FMI网络通信分层标准 基于FMI 3.0原则，因此，支持FMI 3.0核心标准的现有仿真器无需额外扩展即可使用，即使是带有总线连接的V-ECU仿真也是如此。这可以降低实施成本，确保高度互操作性。在2024年ASAM国际会议上，FMI工作组展示了分层标准如何在实际工程中实现V-ECU的顺畅交换和各种工具的互操作性，给人们留下了深刻印象。
- 多功能适用性可用适合各种用例： OEM与供应商的仿真场景往往有所不同。OEM经常利用若干V-ECU构建仿真系统，以便验证供应商提供的ECU的交互。另一方面，供应商往往执行孤立的测试并使用残余总线等模型。分层标准可以为双方提供支持：OEM可以实现网络错误仿真等复杂仿真场景，而供应商可以将V-ECU直接连接到残余总线模型。该标准可以确保V-ECU无需调整即可用于两种场景。此外，它还考虑到了V-ECU的不同开发阶段。在早期阶段（Level 1），可以基于信号传输网络信息，高级阶段（Level 2-4）可以在总线驱动器级别的仿真。
- 高一致性、高质量，可快速扩展： 该分层标准由瑞典非营利组织Modelica协会的FMI项目开发，确保了独立性和必要的一致性。发布之前，通过V-ECU交换进行了反复核对，确保了该标准的质量。此外，该标准是开放的，可以迅速融汇各种创新和新的总线类型。
- 简化规范和实现： OEM无需再向供应商详细解释验证所需的产品。新标准提供了规范、演示、指导方针和示例代码。供应商不必再浪费宝贵的时间，他们可以立即知道如何实现需求而无需额外的解释。
dSPACE工具如何支持该标准？
FMI分层标准有望从根本上改变OEM与供应商在ECU验证方面的协作方式。在dSPACE，我们全力支持该标准的引入和确立。因此，在dSPACE工具中应用该标准对我们具有关键作用：
CAN支持： 通过dSPACE Release 2024-B，下列dSPACE工具可支持CAN分层标准：
- SystemDesk ，我们的V-ECU生成工具。
- VEOS ，我们基于PC的仿真平台。
因此，SystemDesk用户现在可以基于新的分层标准创建V-ECU。随后，他们可以轻松地将这些标准化的V-ECU导入VEOS。随后，可以采用总线仿真容器（BSC）等形式将V-ECU连接到残余总线仿真。
FlexRay支持： 此外，dSPACE还提供支持FlexRay的预览版。用户可以在开发早期阶段使用SystemDesk和VEOS创建和仿真V-ECU。
我们的现有工具用户可继续正常使用其功能，同时享受这些新的附加功能：
SystemDesk
CAN和FlexRay总线驱动器的MCAL模块现在也可以集成到V-ECU中，后续导出为FMU（*.fmu）。这意味着可以根据FMI 3.0和分层标准的网络抽象来创建V-ECU。
VEOS
目前，在导入过程中，该仿真平台会基于网络抽象通过 FMI网络通信分层标准 自动识别Functional Mock-up Unit（FMU），并为其创建相应的总线控制器。总线仿真容器（BSC）形式的CAN残余总线仿真仍可直接连接至V-ECU。由于VEOS集成了总线仿真，大大简化了复杂仿真系统的创建。总线控制器仍然可以通过拖放来连接，并像往常一样详细仿真总线行为。
总结与展望
2024年ASAM国际会议首次向广大受众展示了FMI分层标准。FMI工作组展示了新标准如何在实际工程中实现V-ECU顺畅交换和各种工具的互操作性，给人们留下了深刻印象。
2024年底， CAN 的分层标准迎来“候选发布版（Release Candidate）”的重要里程碑——正式的1.0.0版本即将发布。与此同时， FlexRay 和 以太网 的规范进展迅速， LIN 也在规划之中。由于所有总线类型都基于相同的基本原理，预计很快会有更多成果达成。
分层标准的“alpha”和“beta”版本已经非常成熟，dSPACE决定在SystemDesk和VEOS中支持它们。我们已经实现了CAN支持，对FlexRay的全面支持也将很快实现，以太网支持也正在紧锣密密地进行。
客户的强烈兴趣和持续不断的积极反馈激励着我们继续参与FMI委员会工作，并进一步推进我们的工具提供支持。我们对FMI分层标准带来的可能性感到振奋，期待与客户共塑虚拟验证的未来。
