通过软件在环（SIL）仿真验证电子控制单元（ECU）的代码已然成为汽车领域ECU开发不可或缺的一部分。几年前，测试子系统较为常见，而今，仿真整个系统日益重要。原因之一是网络化程度和ECU之间的依存关系不断提高。整体模拟对原始设备制造商（OEM）尤为重要--供应商通常会提供所需的虚拟 ECU（V-ECU）。说到合作，OEM往往会面临这样的问题：怎样才能从供应商处获得适合整体模拟的 V-ECU？
解决方案：V-ECU标准
Functional Mock-up Interface（FMI）标准适用于在开发的早期阶段交换简单的V-ECU。然而，对于较复杂的V-ECU，这个标准是不够的，尤其是当这些 V-ECU 包括总线接口时。于是， FMI分层标准网络通信 项目正在大力开发新的标准，使合作伙伴之间能够就此类 V-ECU 进行有效交流。验证的优势显而易见：
- 由于工具和测试平台的互操作性提高，降低了集成成本。
- 由于大大减少了原始设备制造商和供应商之间的协调工作，因此合作效率更高
FMI 3.0和分层标准概念
FMI标准已经广泛用于仿真模型领域，让OEM和供应商之间的合作更加轻松。FMI 3.0增加了一些功能，为将来用于更复杂的V-ECU奠定基础，这些功能包括：
- 能够触发事件的时钟变量
- 可以将输入/输出变量分组的终端
- 分层标准概念
后者可以在不改变原有标准的情况下，给现有FMI标准增加新的功能。
FMI分层标准网络通信
自2022年年中以来，dSPACE一直大力支持与 FMI分层标准网络通信 相关的活动，并贡献其在总线仿真领域积累的多年经验。焦点始终是让各相关方（即OEM、供应商和工具提供商） 接受 新标准。
最近，该项目取得了第一个重要的里程碑：CAN总线仿真标准第一版“alpha”发布。此举之所以如此重要，是因为如今可以在此基础上测试V-ECU，并在开发合作伙伴之间进行交换。LIN、Ethernet和FlexRay等其他总线标准的制定工作正在进行中，第一版也将很快面世。
这些工作成果是透明的，每个人都可以 在线 查看。
适合每个V-ECU的接口
人们接受某项标准的前提是它适用于相关用例。各V-ECU的标准截然不同，这通常取决于V-ECU的层级。根据ProSTEP iViP白皮书 《V-ECU标准化的要求》， 将V-ECU分为0至4级，那么总线接口从2级开始就具有相关性。
虽然目前可以根据FMI创建和交换0级和1级V-ECU，但从2级开始需要 FMI分层标准网络通信 这一新标准。总之：无论您希望创建或交换哪类带总线接口的V-ECU，新标准都能提供合适的标准化接口。
背景须知
V-ECU层级可以说明其开发状况。在仿真方面，适用以下几点：V-ECU的开发越深入，需要考虑的细节越多。
- 0级和1级： 在开发的早期阶段，重点关注验证各个应用组件。V-ECU之间信号传输的具体类型是次要的，通常未完全确定。
- 从2级开始： 总线通信以及将V-ECU集成到整体仿真中变得日益重要。由此开始，总线通信的基础软件必须集成到V-ECU中。为了更轻松地集成和更快地创建V-ECU，在开发的早期阶段，通常使用只包含通信（COM）模块的简化基础软件。
- 3级： 这些V-ECU非常接近真实的ECU，理想情况下只是在硬件相关驱动模块方面有所不同。这些模块之上的所有基础软件都是测试对象的一部分，因此完全集成到V-ECU中。
物理信号提取
如果将只包含通信（COM）模块的简化基础软件用于2级V-ECU，由于V-ECU只包含软件的上层，这通常被称为 高切（high cut） 。而 FMI分层标准网络通信 提供物理信号抽象（Physical Signal Abstraction）作为创建此类V-ECU的接口。该接口注重各个总线信号的传输以及传输时间。
网络抽象（Network Abstraction）
对于3级V-ECU，控制器局域网（CAN）驱动模块之上的整个基础软件通常集成到V-ECU中。因此，软件的切割层级非常低，通常是在硬件相关驱动模块中进行，这称为 低切（low cut） 。新的分层标准还为此定义了网络抽象的合适接口。其中，信号传输并不是在总线信号级上进行，而是基于相关帧/PDU（协议数据单元）进行。
网络抽象与额外的 总线仿真 相结合，可充分发挥其潜力。这样就可以在仿真中囊括总线消息的时序和优先级以及帧/PDU传输过程中的错误状态。从而，真实地测试集成基础软件。
在这种情况下，如果仿真平台将总线仿真作为一项集成功能直接提供，则会给用户带来极大的便利。这就需要借助 VEOS ：基于PC仿真的dSPACE平台已经包含所需的总线仿真，用户可以更轻松地建立仿真系统。
哪个接口适合我的使用情况？
物理信号抽象 层的总线仿真尤其适合以下情况：
- 早期阶段中的2级V-ECU
- 其他仿真参与者只以物理信号的形式提供网络信号。
- 可以在通信（COM）模块的层级下对V-ECU进行切割，并且可以接受仿真的颗粒度。
在 网络抽象 层的总线仿真中，网络信号是基于相关帧进行交换的。因此，可以将软件从PDU Router（PduR）模块级直到硬件级完成切割。因而，这一层适合以下情况：
- 包含COM模块下的基础软件的2级和3级V-ECU
- 有残余总线模型等其他仿真参与者根据帧/PDU，提供总线消息
- 需要或必须仿真总线行为。
在dSPACE的帮助下创建和仿真V-ECU
新的分层标准在dSPACE也发挥着关键作用，尤其是在SIL仿真领域。目前，dSPACE工具正在逐步支持该项标准，首先是用于生成V-ECU的dSPACE工具SystemDesk，然后是基于PC的仿真平台VEOS。
已经在使用这些工具的用户可以继续使用并享受这些附加功能：
SystemDesk
将来，如果总线驱动器的MCAL模块后续需要导出为FMU（*.fmu），那么也可以将其集成到V-ECU中。目前，只能通过V-ECU与dSPACE专有的*.vecu格式相结合才能实现。这意味着，可以根据FMI3和分层标准的网络抽象来创建V-ECU。
VEOS
在导入过程中，该仿真平台将根据网络抽象自动识别具有 FMI 分层标准网络通信功能的 FMU。在这种情况下，VEOS不会将总线终端显示为变量或端口，而是像往常一样显示为总线控制器。总线仿真容器（BSC）形式的残余总线仿真仍可直接连接至V-ECU。VEOS还将一如既往地支持总线行为的仿真。
下一步行动是什么？
随着CAN总线分层标准 alpha版的发布，FMI工作组取得了第一个重要的里程碑。除了实际规范外，第一批演示、C-API以及说明如何使用CAN总线创建FMU的文档已经发布，可公开访问。目前，正在反复核对，确保工具制造商之间的可互换性，消除规范中任何最终不一致之处。
同时，该小组正在为FlexRay等其他总线指定规范。LIN总线已有初稿。由于所有总线类型的基本原理相同，工作组可以借鉴CAN规范中的成果，从而大大加快了进程。dSPACE也将继续积极参与该领域。
就dSPACE工具而言，分层标准的实施和支持正在全面展开：SystemDesk和VEOS将首先支持CAN，随后将支持其他dSPACE工具和其他总线。
