基于集群的汽車軟件測試

1.來自硬軟件開發(fā)的挑戰(zhàn)

1.1 來自硬件的挑戰(zhàn)

硬件系統(tǒng)

ECU數(shù)量>100個

數(shù)據(jù)帶寬>5Gbps

CPU處理能力> 50000 DMIPS

AI運算能力> 1000 TOPS

測試系統(tǒng)

如何實現(xiàn)測試仿真運算能力，IO數(shù)量和數(shù)據(jù)處理

帶寬的擴(kuò)展，以適應(yīng)硬件系統(tǒng)越來越高的要求?

汽車來自測試的挑戰(zhàn)，本質(zhì)上是來自于汽車電子的軟件硬件開發(fā)的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在汽車的整個電子電氣架構(gòu)越來越復(fù)雜，從ECU數(shù)量到數(shù)據(jù)帶寬到CPU、GPU的處理能力，和之前相較都有一個數(shù)量級的變化。傳統(tǒng)的HIL測試是采用一臺計算機(jī)加上一些板卡，通過板卡中的幾個模型模擬車上的一部分來對控制器進(jìn)行測試?，F(xiàn)在面對巨大的數(shù)據(jù)量以及超高的運算需求，原有的一臺計算機(jī)的HIL測試方式已經(jīng)無法滿足，因此我們提出一個“集群HIL”的概念，所謂的“集群HIL”就是用一組計算機(jī)群充當(dāng)一臺HIL來擴(kuò)展這臺HIL的仿真測試和處理。

1.2 來自軟件的挑戰(zhàn)

軟件系統(tǒng)

更高的復(fù)雜度：代碼數(shù)量>一億行

更多的個性化功能

敏捷開發(fā)：更多的迭代次數(shù)&更短的迭代周期1.5X電子系統(tǒng)迭代速度6X機(jī)械系統(tǒng)迭代速度

測試系統(tǒng)

如何在更短的時間內(nèi)完成更多的測試用例的更多輪迭代測試?

軟件定義汽車的趨勢導(dǎo)致了對汽車軟件開發(fā)的要求越來越高，隨之而來的就是汽車龐大的代碼數(shù)量和更多的迭代次數(shù)以及更短的迭代周期，相應(yīng)的也對測試帶來更大的挑戰(zhàn)。如何解決這個問題，我們通過“HIL集群”的概念讓測試并發(fā)執(zhí)行，提高測試效果，進(jìn)而加快軟件發(fā)布和迭代的效率。

2.集群HIL

2.1 “集群HIL”概念

目的：以橫向擴(kuò)展的方式滿足更高的硬件仿真測試需求

主要場景：

AD域多傳感器信號的實時仿真和注入

整車多域聯(lián)合實時仿真測試

系統(tǒng)組成框圖：

上圖是集群HIL系統(tǒng)組成框圖，從下向上看，最下面是被測件DUTs，也就是控制器，在同時進(jìn)行多個測試時，這個通常是整車上不同的控制器，比如自動駕駛域控制器、DCM等等;中間部分是三臺HIL，每臺HIL里有各自的板卡、測試機(jī)，里面可以是模型或者場景軟件，每臺HIL最上面有一個IO HUB模型，通過IO HUB將三臺HIL整合成為一個集群。要想讓三臺HIL運行的像一臺HIL一樣，同步一樣的效能，必須要由同步的板卡實現(xiàn)三者之間的數(shù)據(jù)和節(jié)拍間同步，IO HUB模塊的作用就是用來同步三臺計算機(jī)之間的數(shù)據(jù);再往上就是Windows PC, 也就是操作者電腦。

從用測試者度來看，測試者用一臺普通的電腦連到一個集群上面，這個集群背后可能由有若干臺原來的HIL，通過我們的IO HUB連起來，在上面聯(lián)合仿真多個模型，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)同時測試ECU。

2.2 集群HIL的關(guān)鍵技術(shù)

1)多HIL節(jié)點間時間同步

統(tǒng)一的分布式時間戳

統(tǒng)一的分布式調(diào)度節(jié)拍產(chǎn)生

2)數(shù)據(jù)同步

對軟件透明的本地內(nèi)存訪問方式

分布式存儲器的數(shù)據(jù)一致性

數(shù)據(jù)同步的高效和延遲低

3)實時系統(tǒng)

實時Linux內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動

多節(jié)點模型運行調(diào)度管理系統(tǒng)

4)多通道自動駕駛數(shù)據(jù)同步注入

大帶寬數(shù)據(jù)注入的處理

多通道數(shù)據(jù)同步的處理

2.3 昆易“集群HIL”的解決方案

1)IO HUB

多機(jī)柜間時間硬件同步

統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)度節(jié)拍發(fā)生器

統(tǒng)一的時間戳計時器

多機(jī)柜間分布式內(nèi)存的硬件實現(xiàn)分布式內(nèi)存區(qū)由PCIE內(nèi)存地址映射實現(xiàn)，CPU可以像訪問本地內(nèi)存一樣直接訪問分布式內(nèi)存同步由IO HUB硬件完成，數(shù)據(jù)同步帶寬10 Gbps

2)自動駕駛數(shù)據(jù)注入卡

多通道視頻/雷達(dá)信號同步

RDMA技術(shù)，數(shù)據(jù)直接注入卡和GPU之間傳輸，不經(jīng)過系統(tǒng)主內(nèi)存和CPU，降低延遲和CPU負(fù)載

多通道曝光信號同步

3.HIL集群

3.1 關(guān)于“HIL集群”

目的：

同時仿真多個測試環(huán)境

并發(fā)執(zhí)行多個測試用例

縮短測試用例的執(zhí)行時間

主要場景：

“測試工廠”

并發(fā)執(zhí)行多個感知測試

系統(tǒng)組成框圖

上圖是HIL集群系統(tǒng)組成框架圖，從下往上看，最下面還是DUT，也就是被測件;中間部分是HIL，這部分就是一個普通HIL，由測試機(jī)、板卡、模型、測試用例組成，沒有特別的硬件差距。在上面也沒有IO HUB模塊，因為在這個場景上不需要同步它們之間的數(shù)據(jù)，但是需要一套軟件系統(tǒng)進(jìn)行管理，也就是上方的HIL集群的管理服務(wù)器。HIL集群管理服務(wù)器用于管理下面的所有的HIL節(jié)點，知道它的狀態(tài)，進(jìn)而測試用例或者場景分配到下面可用的節(jié)點，讓這些節(jié)點同步跑、并行跑，跑完之后再把結(jié)果收集回來，發(fā)揮一個管理的作用;上方右邊是測試用例數(shù)據(jù)庫/場景數(shù)據(jù)庫，這里面存了需要去測的ECU用的測試用例。

3.2 “HIL集群”的關(guān)鍵技術(shù)&解決方案

關(guān)鍵技術(shù)：

測試環(huán)境容器化

多測試環(huán)境并發(fā)執(zhí)行

測試用例和硬件資源的分配和管理

CI/CD集成

自動測試框架的支持

昆易自動測試框架圖

審核編輯：湯梓紅