電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)工具PREEvision簡(jiǎn)介

對(duì)于做電子電氣架構(gòu)相關(guān)工作的同行來(lái)說(shuō)，PREEvision肯定很熟悉。

01.

PREEvision總體簡(jiǎn)介

PREEvision 是德國(guó) Aquintos 公司開發(fā)的一款用于實(shí)現(xiàn)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想的開發(fā)工具。其可以在不同的層面進(jìn)行電子電氣架構(gòu)的建模。范圍涵蓋了拓?fù)?、線束、電氣邏輯、電力供應(yīng)、功能網(wǎng)絡(luò)、用戶需求，以及各層面之間的映射關(guān)聯(lián)。

其還提供了一種具有豐富屬性信息的用于建立架構(gòu)模型的專業(yè)圖形語(yǔ)言。該語(yǔ)言由汽車工業(yè)方面的專家所開發(fā)。這種圖形語(yǔ)言的本質(zhì)是數(shù)據(jù)模型， 包括數(shù)百種類型和屬性，并且分為各種層次（例如線束層、 功能網(wǎng)絡(luò)層等）以滿足不同的開發(fā)領(lǐng)域的要求。使用 PREEvision 中的圖形或圖表編輯工具，可以對(duì) EEA 中所有重要的技術(shù)和成本方面的信息進(jìn)行建模，PREEvision 提供直觀的圖形用戶界面，如下圖所示。

▲圖1 PREEvision 圖形用戶界面

另外PREEvision還集成了變量管理系統(tǒng)，所謂的變量就是可以同時(shí)設(shè)計(jì)多個(gè)方案，以備比較和選擇。

其方式是將整體模型分解成為多個(gè)子模型，為各個(gè)子模型建立多個(gè)備選方案，并進(jìn)行重新整合，這樣就能有效評(píng)估各種方案的優(yōu)劣，并最終得到可靠的電子電氣系統(tǒng)架構(gòu)模型。

系統(tǒng)架構(gòu)工程師根據(jù)一系列評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括重量、成本、總線負(fù)載率、耐久性等等，來(lái)評(píng)估最佳方案。同時(shí)，通過(guò)對(duì)標(biāo)工作得到的結(jié)論也能用于新的評(píng)價(jià)指標(biāo)的制定，為進(jìn)一步的架構(gòu)優(yōu)化提供參考。

上面提到PREEvision將電子電氣架構(gòu)開發(fā)過(guò)程分為多個(gè)層次，每個(gè)層次都有專用的環(huán)境，如下圖所示。

▲圖2 PREEvision 設(shè)計(jì)層次劃分

02.

需求層

需求層是用來(lái)描述什么功能將會(huì)被執(zhí)行，一般由三部分組成Requirements、Customer Feature、FFN。

Requirements 以層次化的組織方式描述了需要在系統(tǒng)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的所有功能性及非功能性需求。

由于需求列表的層次結(jié)構(gòu)與具體的開發(fā)流程相關(guān)，工具允許用戶自定義需求包層次結(jié)構(gòu)。并且自定義的屬性和表格也可以在需求的映射圖上顯示出來(lái)。其還為第三方工具提供了功能豐富的導(dǎo)入和導(dǎo)出過(guò)濾器，例如DOORS、Excel。Requirement 一般用作工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)文件。如下圖所示。

▲圖3 需求編輯界面

Customer Feature模塊用于描述客戶所關(guān)心的車輛的配置信息。該模塊一般用作市場(chǎng)信息的交互。

FFN 即特性功能網(wǎng)絡(luò)。特性功能網(wǎng)絡(luò)描述了一個(gè)系統(tǒng)功能的內(nèi)部情況，包括因果鏈及其在系統(tǒng)內(nèi)相互關(guān)系。下圖就是特性功能網(wǎng)絡(luò)描述圖。

▲圖 4 特性功能網(wǎng)絡(luò)描述圖

03.

邏輯功能架構(gòu)

邏輯功能架構(gòu)是用更好的技術(shù)了解系統(tǒng)的功能。它使模型獨(dú)立與軟件和硬件環(huán)境之外。此層次用于描述系統(tǒng)的邏輯功能關(guān)系，即系統(tǒng)功能的模塊框架以及各模塊之間的接口關(guān)系。該方面主要包括兩個(gè)層面的內(nèi)容：邏輯架構(gòu)層與系統(tǒng)軟件層，前者關(guān)注系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的所有邏輯關(guān)系，后者關(guān)注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中軟件相關(guān)的邏輯關(guān)系。

04.

系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)包含傳感器，功能，技術(shù)相關(guān)的邏輯架構(gòu)。在這一層的傳感器是沒有物理傳感器的占位符，它只為一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序提供輸入。純軟件架構(gòu)的好處是一個(gè)明確分離的軟件體系結(jié)構(gòu)， 從而能與 AUTOSAR 更好的保持一致性。

05.

硬件系統(tǒng)架構(gòu)

PREEvision 中的硬件系統(tǒng)架構(gòu)包括三層內(nèi)容：部件層、網(wǎng)絡(luò)層和原理層。

部件層描述了組件的內(nèi)容。包括部件與其它部件的組合關(guān)系，以及部件的內(nèi)部節(jié)，如硬件模塊、處理器單元、內(nèi)存、邏輯接口等等。部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是這一層的主要目的。即使這一層也可以顯示部件之間的連接，通常稱之為電氣框圖。

網(wǎng)絡(luò)層描述各部件之間的邏輯連接方式，例如CAN, LIN,FlexRay, MOST, Ethernet等總線系統(tǒng)、傳統(tǒng)連接、電源供應(yīng)和地線連接。部件之間的所有連接都通過(guò)部件各自的連接器連接。每個(gè)連接可以有一個(gè)類型定義包含一些通用的屬性。

▲圖5 網(wǎng)絡(luò)層

原理層賦予網(wǎng)絡(luò)層中的連接關(guān)系以電勢(shì)屬性。線路原理連接是電線、線纜等線束元件的基礎(chǔ)。超聲波焊接點(diǎn)，線束對(duì)接接插件的位置通常在拓?fù)鋱D中定義。內(nèi)部連接經(jīng)常被用于顯示內(nèi)部細(xì)節(jié)的部件，比如保險(xiǎn)絲和繼電器。通過(guò)所提供的自動(dòng)布局視圖，能夠很快地定義保險(xiǎn)絲繼電器盒，用來(lái)描述電源供應(yīng)的細(xì)節(jié)。這個(gè)視圖還可以被用于其他任何類型的部件。在大多數(shù)情況下，部件的原理細(xì)節(jié)是通過(guò)傳統(tǒng)原理圖直接繼承的。下圖是典型的原理層圖形。

▲圖6原理層

06.

線束層

邏輯層和原理層的連接關(guān)系都會(huì)在線束層實(shí)施。電線和電纜都會(huì)在這一層被細(xì)化。有關(guān)于線束的具體細(xì)節(jié)將會(huì)被加載到模型中。每段電線（或電纜）都具有其物理屬性（包括單位長(zhǎng)度重量、成本、過(guò)流能力等信息）。線束部件的路由決定了拓?fù)鋱D上電線和電纜的布局。

PREEvision 具有自動(dòng)線束路由功能，可根據(jù)線路原理層的信息，無(wú)須額外工作，即可自動(dòng)生成新的線束層設(shè)計(jì)結(jié)果。

線束除了電線和電纜以外，用于連接元器件也有很多。超聲波焊接點(diǎn)在拓?fù)鋱D上的位置，尤其是線束對(duì)接接插件的位置往往對(duì)線束的成本有較大影響，同時(shí)也是線束布局的變化點(diǎn)。電線和電纜的實(shí)際長(zhǎng)度取決于底層拓?fù)洹８鶕?jù)部件的位置，超聲波焊接點(diǎn)的位置可能會(huì)有所不同，因此線束的布局也會(huì)根據(jù)實(shí)際的拓?fù)鋱D而改變。

07.

拓?fù)鋵?/p>

拓?fù)鋵用枋隽讼到y(tǒng)的實(shí)際布置情況。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際的空間情況，考慮溫度、碰撞風(fēng)險(xiǎn)以及是否暴露在腐蝕性流體中等因素，確定各個(gè)部件以及線束的最終安裝位置。

在布置區(qū)域里，分布著一些“安裝空間”，可放置具體部件。線束的對(duì)接插頭可被放在安裝空間之間?！熬€路段”將安裝空間、對(duì)接插頭和各個(gè)分支連接起來(lái)。設(shè)計(jì)人員需要設(shè)定每個(gè)“線路段”的具體長(zhǎng)度。之后可以得出整個(gè)線束的近似統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度。下圖就是典型的拓?fù)鋱D。

▲圖8拓?fù)鋱D

08.

功能映射

PREEvision 提供超過(guò)非常多種跨越不同技術(shù)層面的信息映射方法，將分部在各設(shè)計(jì)層次的信息進(jìn)行整合。如下圖，不同的層與層之間通過(guò)映射聯(lián)系到一起。

▲圖9不同層之間的映射

審核編輯 ：李倩