集群思路化解效率难题 昆易软件测试方案助推智驾“软着陆”

集群思路化解效率难题 昆易软件测试方案助推智驾“软着陆”

　　协议引流软件,木蚂蚁软件,鹏业软件官网汽车的电子电气与软件测试贯穿整车的开发过程。在从传统汽车模式向SDV汽车模式转型的过程中，庞大的组织结构和日益复杂的软硬件功能同样也对汽车软件测试提出了挑战。随着软件在整车中的比重越来越大，如何降低甚至避免汽车软件故障、提高汽车安全性是整个汽车行业需要深思的问题。

　　车载ECU测试规模庞大，且对于自动驾驶汽车的成功开发起着至关重要的作用。昆易电子技术研发总监、创始人李康认为，集群HIL、HIL集群两套系统将会分别弥补和解决现有测试的不足，帮助行业更好地应对SDV模式下软硬件开发带来的挑战。

　　如今，汽车的电子系统、硬件系统日益复杂，传统ECU数量已超过100个，以太网数据带宽超5 Gbps，GPU处理能力、AI运算能力也达到前所未有的高度。

　　这样一个复杂、强大的电子系统，对测试系统也提出了更高的要求，传统测试系统的性能显然已难以满足。只有提高测试的仿真运算能力，进一步扩展IO数量和数据处理带宽，才能适应硬件系统越来越高的要求。

　　此外，软件开发也对汽车电子测试提出挑战。现在整车汽车软件越来越复杂，同传统汽车软件相比，定制化、个性化功能越来越多，开发的周期越来越短，且汽车软件的开发已经贯穿于整车的生命周期——从售前到售后，车端软件都在不断迭代更新。敏捷开发的模式意味着更多的迭代次数和更短的迭代周期，随之而来的数量更庞大的测试用例，对测试也提出了更高要求。如何在更短时间内完成更多测试用例的更多轮迭代测试？这对于传统的测试系统也提出了不小的挑战。

　　昆易电子认为，可以借鉴互联网的思路，用集群方式来拓展测试系统的仿真、注入和测试能力，以适配更复杂的汽车电子系统。为了应对硬件和软件开发的挑战，昆易电子提出两个概念：集群HIL和HIL集群。

　　面对日益复杂的汽车电子硬件系统测试，集群HIL以横向扩展的方式满足更高的硬件仿真测试需求，其主要使用场景包括AD域多传感器信号的实时仿真和注入以及整车多域联合实时仿真测试。

　　以后者为例，在多域联合仿真场景，被测对象不是单个ECU，而是整车层面的所有域，这就要求测试系统能实现跨域仿真整车的底盘、座舱、智驾等不同域，在一个测试系统内进行实时仿真。一台HIL系统的仿真运算能力远远难以企及这样的要求，需要多台HIL组成集群，以集群为单位来完成仿真测试工作，在集群中不同节点分别负责不同域的仿真模拟。

　　跨域实现仿真，有两大前提：一是时间同步，再者是数据同步。一台HIL中的仿真模型要同另一台HIL里的模型产生交互，需要基于一致的分布式时间戳和调度节拍。此外，还面临着数据同步、系统实时性、多通道自动驾驶数据同步注入等多方面的挑战。

　　针对多节点间的时间和数据同步问题，昆易通过板卡IO HUB连接起一个集群的HIL，实现多机柜之间数据传输的时间同步和数据同步。分布式内存的同步由IO HUB硬件完成，由于分布式内存区由PCIE内存地址映射实现，CPU可以像访问本地内存一样直接访问HIL节点内部，实现数据的一致性以及信息资源的高度共享。

　　对于大带宽的自动驾驶数据注入问题，昆易也有相应的注入系统能实现多通道、多传感器的数据同步注入。大带宽的数据通过HIL转移必然会增加延迟和系统的性能负担，而通过RDMA技术，数据得以直接在注入卡和GPU之间进行点对点传输，无需经过系统主内存和CPU，从而降低延迟和CPU负载。

　　区别于集群HIL，HIL集群解决的是软件测试带来的挑战。其目的包括同时仿真多个测试环境、并发执行多个测试用例以及缩短多测试用例的执行时间。

　　在整车的感知测试中，往往需要将大量数据注入控制器或算法模型，以验证其感知的准确性。倘若有1万条测试用例，如何在一周甚至一天之内完成回归测试？昆易电子提出，可以将1万条用例拆成100个节点，在每台HIL上跑100个用例，并由一套系统控制这个集群运行这1万条用例，最终只需花费100条用例的时间就能跑完了1万条用例，这就是HIL集群的作用。

　　其中，每一个HIL节点都是一个执行器。集群管理器软件一边接受测试数据或用例，一边将这些测试数据和用例分配至各个执行器使之并发执行，从而加快大量用例的回归测试效率。

　　HIL集群存在一些较为关键的技术要点，其一是测试环境的容器化。让测试用例在同一集群内并发运行的前提是首先要创建一个环境。昆易电子认为，容器化有助于实现测试环境的一致。基于同一集群动态地创建若干个包含测试资源的容器，以容器为单位进行用例测试，容器和容器之间并发执行，即背后的原理。

　　此外，测试用例和硬件资源的分配和管理、CI/CD的持续集成与部署、自动测试框架的支持等也作为几大关键技术影响着测试系统的运行。

　　HIL集群由若干台测试执行器组成，其上层服务器中布局了测试的调度器及管理器。通过CI/CD接口，用户可将用例引入该测试管理器，再由测试调度器将不同用例调度分配下去，整个HIL集群中的测试系统得以有序、高效地持续运行。

　　随着新能源汽车朝着电气化、智能化的发展，软件价值被提升到前所未有的高度，“软件定义汽车”也成为行业中的重要前沿方向。然而，当前的SDV模式尚处于探索时期，随着软件在整车中的比重越来越大，软件故障也逐渐演变成为汽车召回主因。如何降低甚至避免汽车软件故障、提高汽车安全性是整个汽车行业需要深思的问题。

　　昆易电子科技（上海）有限公司成立于2011年，从事嵌入式软硬件开发测试、总线开发测试设备研发、生产和销售，服务于汽车、轨道交通、电力等市场，助力全球企业研发。

　　近11年来，昆易电子致力于自主研发核心技术，构建研发工具链和产品开发的生态系统搭建，以数据驱动测试、数据驱动产品开发为突破口，让客户可以将昆易的产品融入开发流程中，并结合云平台，让用户可以自由交互产品开发，完成协同研发。

　　在智能化、网联化的趋势下，近年来昆易电子着重于自动驾驶领域，在自动驾驶数据采集、图像处理算法、数据注入、虚拟仿真测试等方面持续发力，开发出一系列高性能工具与定制化解决方案，以应对汽车电气智能化带来的变化与挑战。

　　展望未来，昆易电子技术研发总监、创始人李康强调：“我们正逐步向智能网联汽车过渡，这是很自然的趋势。”

　　（以上内容根据昆易电子技术研发总监&创始人李康于2022年8月4日由盖世汽车与AUTOSAR组织联合主办的2022第三届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日发表的《基于集群的汽车软件测试研究》主题演讲进行理解和整理。）