1 初識MBD

基于模型的設計（ Model-Based Design，MBD ）是一種圍繞模型搭建展開的一種項目開發(fā)方法。這種方法可以避免繁瑣的代碼編寫和調(diào)試過程，可以極大的提高項目開發(fā)效率。并且從模型的角度入門汽車電子，對新手來說更加友好，學習容易，上手非?？?。

在網(wǎng)絡中檢索MBD相關信息，有很多相關的技術博客和帖子，但有很多老工程師并不看好MBD。在實際中，也是大公司大項目用得多，小公司或者小項目很少使用MBD開發(fā)方法。MBD應用最為廣泛的領域應屬汽車電子領域了，有很多相關的產(chǎn)品和工具鏈，以后會單獨講講MBD的相關產(chǎn)品和公司。

還有一種很有意思的現(xiàn)象，那就是有的工程師使用的是MBD開發(fā)方法的一部分，比如使用HIL（ Hardware In the Loop ）進行項目功能測試，但代碼編寫和調(diào)試依然是人工編寫。當然，嚴格來說HIL是可以從MBD獨立出來的，使用HIL不意味著就一定是MBD。

還有一種較為常見的開發(fā)方式，叫做快速開發(fā)原型（ Rapid Control Prototyping，RCP ）。RCP和MBD剛好相反，HIL是將控制對象進行建模，下載到實時操作系統(tǒng)中，控制器使用的是實際的控制器（HIL測試后會成為產(chǎn)品的控制器）；而RCP開發(fā)過程中，控制器是原型控制器，控制對象一般是實際受控對象（也可以是仿真對象），原型控制器和最終的產(chǎn)品是兩個東西，所以RCP只能用于驗證軟件算法，達不到產(chǎn)品級的驗證。

提到HIL，就不免聯(lián)系到SIL（ Simulation In the Loop ）、PIL（ Processor In the Loop ）和MIL（ Model In the Loop ），這三種在環(huán)測試就和MBD有較強的聯(lián)系了。如果在項目中使用到了這四種測試方法（包括HIL）中的一種或多種，同時還使用到代碼自動生成（Code Generation），那么就可以認為使用的是MBD。當然，嚴格的來說，MBD的內(nèi)容非常豐富，這里指的是很簡單的概念。

具體而言，這四種在環(huán)測試的作用和實際應用情況如下：

• SIL：該測試用于確定自動生成的代碼是否能夠正常工作，如果目標代碼需要進行定點處理，SIL將起到非常重要的作用。此外我，生成的代碼甚至有的還能保證滿足功能安全要求（例如ISO26262）。如果是只涉及到浮點運算，SIL和PIL的作用顯得很近似，這種情況下就沒有單獨進行SIL的必要了；
• PIL：該測試用于確定處理器是否能夠滿足算力要求和數(shù)據(jù)精度，但實際項目中，前期的芯片選型階段就會充分考慮算力和精度，而且一些經(jīng)驗也能判斷出處理器算力和精度是否滿足要求；
• MIL：該測試用于確定算法的可行性，實際上算法不可行也就沒有項目的確立，MIL最大的作用還是梳理項目的開發(fā)框架，是系統(tǒng)層面上的設計工作，還可以對不熟悉的領域或者相關知識進行學習；
• HIL：該測試用于確定控制器是否能正常工程，控制對象一般是仿真模型，但是是跑在實時操作系統(tǒng)中的。如果受控對象并不復雜，也可以用真實的受控對象進行HIL測試。

2 MBD模型管理

這里引用一下MathWorks在Managing Model-Based Design一文中的一張圖片來說明MBD是怎么運作的：

MBD是怎么運作的

如果有了解過的人，可能更多看到的是V型開發(fā)流程，關于V型開發(fā)流程以后細講，這里主要在更高層面上講一講MBD是怎么運作的。

使用MBD方法開展項目開發(fā)，主要流程包含以下三點：

• 輸入：MBD的輸入是需求（requirements or Specifications）和已有的或公開的研究成果（Research）；
• 模型迭代：這是MBD的核心，也是高效實現(xiàn)MBD的關鍵，模型迭代就涉及到上述的MIL、SIL、PIL、HIL和RCP，這些都不是必須的，根據(jù)項目的實際情況進行相應的測試即可；
• 輸出：即自動生成的代碼、模型報告、測試報告，以及驗證報告。

MBD有一個很顯著的特點就是，可記錄、可追蹤的文本記錄，因此需要專門的工具，例如Simulink Requirements工具（也有其他的一些第三方工具）。模型是基于需求創(chuàng)建，每一個需求都有對應的模型。同時在模型迭代中，都會生成相應的模型報告或者測試報告。因為所有的這些工作都是圍繞模型展開的，所以被稱為基于模型的設計。

以上這三點都包含了很豐富的內(nèi)容，這里沒有講的很深入，因為如果只是文字描述的話，會很抽象。以后會結(jié)合實例，具體細致地講各個環(huán)節(jié)應該做的工作。

實際上，從我的觀點來看，MBD更像是一種項目管理方法，并不是開發(fā)方法。我們管理的對象是模型，對模型進行迭代和測試。而類似Simulink Requirements這樣的工具也是一個管理工具。而在MBD之下，就是具體的開發(fā)方法了，即上述的MIL、HIL等。對工程師而言，更多使用到的是開發(fā)方法，所以提到MBD就和MIL、HIL這些等價起來。很多團隊在實施MBD的時候，就不關心模型管理的問題，只是使用MIL、HIL等開發(fā)方法，這就可能導致最終的效果并沒有很好，所以也就有老工程師不看好MBD。