PREEvision各層在電子電氣架構建模中的開發(fā)要點

PREEvision工具為用戶提供了一個完整的協(xié)同開發(fā)平臺，不僅支持從電子電氣系統(tǒng)需求階段到產品系列開發(fā)的全過程，同時包括了對產品線及模型元素管理方面的內容。

圖1 PREEvision工具EEA設計流程

本文重點圍繞PREEvision工具在EEA設計階段各層功能及建模要點進行描述（主要在EE perspective下）。

1 PREEvision產品目標（Product Goal）

產品目標（Product Goal）用于描述產品的設計目標，主要從設計需求層面開展建模設計。包括三個維度，即客戶特征（Customer Feature）、需求（Requirements）以及用戶用例（User Cases），是以三種不同視角以層次化及圖形化去構建整車電子電氣功能與非功能方面的需求。

1.1客戶特征（Customer Feature）

客戶特征（Customer Feature）是作為整車電子電氣系統(tǒng)設計第一步，也是工具建模開始的第一層，它以整車的feature與function清單為基礎，在PREEvision工具中以圖表的格式，按需求工程的層次來進行錄入的。

模型開發(fā)要點：

• 的命名規(guī)則，包含對模型各層中全部Artifact的命名，便于協(xié)同工作時的統(tǒng)一性（以下各層相同）；
• 如果涉及變量管理，則需要在這一層就開始同步定義變量及變量之間的關系，繼而模型化。

圖2客戶特征（Customer Feature）

1.2需求（Requirements）

需求（Requirements）用于描述具體功能與非功能需求，可以包括技術需求、結構需求、布置需求、法規(guī)需求、性能需求、EMC需求（或目標）等。目前最新版本9.5.3已經在屬性定義上與需求管理工具Doors更加一致。

支持樹形結構編輯及表格界面編輯的同時，還支持相關設計文檔的嵌入。

模型開發(fā)要點：

• 應保證需求的準確性、完整性以及一致性；
• 需求層的Attribution定義盡可能的按需求的類型進行分包定義，對需求按類型劃分層級；
• 應該對需求的級別進行定義，如Shall、Must、Will、Should等。

圖3需求（Requirements）

1.3用戶用例（User Cases）

用戶用例（User Cases）是站在用戶的視角，涵蓋角色，關聯(lián)關系以及功能因果鏈關系的模型。這個模塊目前在國內各個PREEvision用戶中使用相對較少，但是隨著正向開發(fā)以及SOA的發(fā)展應用，用戶用例及場景分析將越來越重要，因此在這一層的建模工程將逐步應用起來。

圖4用戶用例（User Cases）模型（圖片來源：Vector）

PREEvision的需求層為第三方工具提供了功能豐富的導入和導出功能，例如在需求層可導入導出DOORS、Excel格式的需求描述文件。

2 PREEvision邏輯功能架構（Logical Function Architecture）

PREEvision工具在這一層是對功能邏輯進行建模，主要包括傳感模塊、邏輯模塊以及執(zhí)行模塊的模型元素，通過接口（Interface）定義模型元素彼此之間的關系，通過數(shù)據(jù)（Data）定義彼此之間交互的具體信息，并最終形成邏輯架構模型。

模型開發(fā)要點：

• 定義好建模規(guī)范，尤其是模型的整體風格要求，如模型元素的尺寸、顏色、布置等要求（以下各層相同）；
• 在Library中按系統(tǒng)劃分方式或負責人分工方式定義package，各負責人在定義好的package中定義好接口及數(shù)據(jù)類型（需要遵從集團級的命名方式），以跨系統(tǒng)間的接口調用；
• 定義Activity chain，以便更好的理解完整的功能鏈。

圖5功能邏輯模型

3 PREEvision軟件架構（Software Architecture）

PREEvision工具在這一層支持軟件行為（Software behavior）模型設計、面向服務的架構（SOA）模型設計、軟件架構模型設計以及面向對象的軟件設計、診斷模型的設計。其中基于AUTOSAR Adaptive的SOA設計是PREEvision在軟件定義汽車概念中的一項最佳實踐，主要的設計內容：服務定義、服務接口設計、SOA架構、軟件架構、以太網(wǎng)通訊設計、服務部署/軟件映射、Switch配置等內容。

模型開發(fā)要點：

• PREEvision工具的軟件層模型重點面向應用層的設計；
• 在Library中按系統(tǒng)劃分方式或負責人分工方式定義package，各負責人在定義好的package中定義好接口及數(shù)據(jù)類型（需要遵從集團級的命名方式），以跨系統(tǒng)間的接口調用3、SOA設計過程中VLAN盡量定義為10的倍數(shù)，避免后期產生錯誤；
• SOA設計中，注意自動生成的設置數(shù)據(jù)如果與設計數(shù)據(jù)不符，應及時調整；
• 必須確保ADT與相應的IDT的數(shù)據(jù)類型是兼容的，否則無法實現(xiàn)有效映射；
• AUTOSAR的“依賴（Dependency）”關系無法實現(xiàn)導入導出。

圖6 SOA及軟件設計流程與工作產品

圖7 SOA、以太網(wǎng)及Switch設計編輯界面

圖8軟件架構模型

通過這一層的建模，最終可導出ARXML格式的應用層軟件文件，用于后續(xù)的軟件詳細開發(fā)，同時關乎設計的技術規(guī)范，如服務矩陣、以太網(wǎng)通訊矩陣、軟件架構等也可通過報告形式自動生成。

4 PREEvision硬件網(wǎng)絡架構（Hardware Network Architecture）

PREEvision工具在網(wǎng)絡架構層是面向車載總線通訊的網(wǎng)絡的建模設計。主要包括網(wǎng)絡拓撲模型設計、通訊報文、信號路由模型設計，其中通訊設計涵蓋了目前主流的CAN/CAN FD，LIN、Flexray以及Ethernet的通訊模型設計。

在這一層中，PREEvision還支持ARXML/DBC/LDF/FIBEX等數(shù)據(jù)庫文件的無縫導入導出，如CANoe，Davinci等。

模型開發(fā)要點：

• 模塊化的部件、總線、接口、信號等的artifact與其類屬性盡量在Library中創(chuàng)建，以便產品的復用；
• 如果有特殊的路由規(guī)則及相關評估權重，需要在信號路由前對規(guī)則進行定義。

圖9網(wǎng)絡拓撲模型

圖10通訊設計流程

圖11 CAN總線通訊報文設計

5 PREEvision硬件部件架構（Hardware Component Architecture）

PREEvision工具在硬件部件層是面向ECU、系統(tǒng)/子系統(tǒng)電氣原理、線束的建模設計。主要包括ECU架構模型設計、系統(tǒng)/子系統(tǒng)電氣原理模型設計、電源分配模型設計、接地分配模型設計、線束原理模型設計。

在這一層中，PREEvision支持KBL文件的導出，通過二次開發(fā)實現(xiàn)與線束設計工具的無縫銜接，如Capital Design。

模型開發(fā)要點：

• 1、電源分配、線束中用到的元器件（device）種類較多，且重用度高，盡量在Library中定義模型元素，以便復用；
• 2、注意cable、core、schematic pin、splice、header、wiring connector、wiring harness inline connector、slot、cavity的區(qū)別與定義；
• 3、定義Header的Connector Prototype的時候需要確認對應線束端的Connector Type是否定義了對應的Connector Prototype;
• 4、注意pin腳定義時不同連接類型應使用不同的pin類型；
• 5、如果需要屬性完整的KBL文件導出，Connector的slot和cavity必須定義完整；
• 6、線束模型設計中變量定義對“Must-Use”的應用。

圖12部件模型

圖13部件原理模型

圖14電源分配模型

圖15線束原理模型

6 PREEvision物理架構（Geometry）

PREEvision工具在物理架構層是面向整車E/E系統(tǒng)（包括電子電器零部件、線束路由、線束分段、連接器、線束內嵌式連接器等）的安裝布置信息的設計，可用于生成線束圖(3D信息)，其中的相關屬性信息可用于對線束系統(tǒng)的計算評估。

在這一層中，PREEvision支持KBL文件的導入與導出，以實現(xiàn)與線束設計/生產工具的無縫銜接，如Capital Design。

模型開發(fā)要點：

• 需要分別在兩個圖中實現(xiàn)物理拓撲（三維數(shù)據(jù)布置）的設計和接插件的設計；
• 需要把硬件層的部件與安裝位置的部件進行映射；
• 線束原理圖（硬件層）、線束圖及布置圖的設計對專業(yè)要求較高，因此，建模人員盡量以線束設計人員為主。

圖16物理架構模型（圖片來源：Vector）

7 映射（Mapping）

PREEvision提供了電子電氣系統(tǒng)設計的上下游關聯(lián)關系的功能，涵蓋了從需求層到最后的物理架構層的全部模塊內容，主要用于保證設計的一致性和可追溯性，在應用PREEvision工具進行架構開發(fā)時，應盡可能的定義好上下游的映射關系。

相應的，可以在每個模型元素（artifact）的屬性中Mapping下查閱與其相關的全部映射關系，也可以在mapping view的模式下查閱全局的映射關系。

同時模型的一致性檢查功能也可以實現(xiàn)對模型的檢索，以提供未實現(xiàn)映射的內容。

8信號路由(Signal Routing)/線束路由(WH Routing)

系統(tǒng)邏輯架構/軟件架構描述并提供了通信需求，硬件架構描述了ECU網(wǎng)絡。邏輯架構或軟件架構到硬件層（部件網(wǎng)絡）的ECU映射完成后，相關的數(shù)據(jù)信息傳遞鏈就清晰了，繼而系統(tǒng)信號也相應的產生了。

信號路由支持以下功能：

• 單獨的算法支持計算信號最佳路由路徑
• 用戶自定義的權重函數(shù)進行路由成本的計算
• 網(wǎng)關自動路由支持
• 總線信號的實例化（信號傳輸）
• 路由結果分析

圖17線信號路由設計流程（圖片來源：Vector）

PREEvision的線束路由提供了一種自動化機制，該機制將部件原理層的原理圖連接嵌入到車輛的物理結構中，從而生成及調整線束，使其完全適合基礎車輛物理結構，繼而將部件和連接關系映射到車輛物理結構中的實際物理位置，形成物理架構，以及包含的物理參數(shù)信息。最終生成線束圖及關鍵設計參數(shù)。

寫在最后

PREEvision可以說集成了完整的汽車電子電氣開發(fā)流程各環(huán)節(jié)的設計與管理工具鏈，功能十分強大，同時隨著我們對此工具應用的逐步深入，也將在建模過程中發(fā)現(xiàn)更多的需要標準化操作與注意事項的建模要點。此外Vector中國的Ready to Use方案也很貼近本土客戶使用習慣，將來PREEvision工具在模型敏捷開發(fā)中將帶來更好的用戶體驗。

PREEvision是德國Vector公司的一款面向汽車電子電氣架構設計、開發(fā)及管理的專業(yè)工具，被OEM和零部件系統(tǒng)供應商的架構工程師、系統(tǒng)工程師、軟件工程師等廣泛使用。

北匯信息作為Vector中國的合作伙伴，不僅提供相應的工具和技術支持服務及培訓，還針對不同的應用提供相應的解決方案，助力中國客戶的研發(fā)效率提升，后續(xù)還會為大家?guī)磉M一步的案例介紹。

參考文檔

[1] PREEvisionManual

[2]文中部分圖片來自于Vector