汽車功能的復(fù)雜性不斷增加，市場增長的主要驅(qū)動(dòng)力是軟件創(chuàng)新，開發(fā)周期縮短以及頻繁的軟件更新（例如安全性、功能升級(jí)和快速變化的環(huán)境）是應(yīng)對(duì)差異化必需的節(jié)奏。因此越來越多的測試和仿真工具被引入到Digital Car開發(fā)流程中，特別是結(jié)合虛擬化和SIL部署“數(shù)字孿生”模型和數(shù)據(jù)在環(huán)系統(tǒng)，Verification與Validation通過云端采集的數(shù)據(jù)流和“數(shù)字孿生”高度同步在一個(gè)驗(yàn)證周期成為趨勢。在這些復(fù)雜的環(huán)境中，如何實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)、不同軟件組件、不同數(shù)據(jù)和模型之間的高效對(duì)接，成為整車E/E虛擬模型面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

Vector面對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢積極貢獻(xiàn)自身力量，持續(xù)開發(fā)并開源整車E/E系統(tǒng)虛擬集成分布式軟總線中間件SIL Kit，旨在通過提供一種跨平臺(tái)、模塊化的解決方案，解決整車E/E平臺(tái)上不同軟件系統(tǒng)平臺(tái)間的通信和協(xié)作問題。通過其強(qiáng)大的功能，SIL Kit使得開發(fā)人員能夠?qū)崿F(xiàn)不同硬件和軟件環(huán)境之間的無縫對(duì)接，大大提高開發(fā)效率和測試精度。

SIL Kit中間件功能特性

SIL Kit中間件的核心功能圍繞E/E仿真與虛擬化SIL高效的通信和系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)，具備以下關(guān)鍵特性：

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跨平臺(tái)通信支持

SIL Kit支持多種汽車和非汽車應(yīng)用場景的通信，包括虛擬CAN、LIN、Ethernet和FlexRay等協(xié)議。通過應(yīng)用層的發(fā)布/訂閱機(jī)制和遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC），SIL Kit能夠?qū)崿F(xiàn)不同平臺(tái)、不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和命令控制。

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時(shí)間同步與系統(tǒng)控制

SIL Kit提供同步虛擬時(shí)間的功能，支持不同仿真環(huán)境中時(shí)間的統(tǒng)一管理。通過協(xié)調(diào)初始化、啟動(dòng)、停止和關(guān)閉等操作，SIL Kit確保所有參與的系統(tǒng)能夠在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間框架內(nèi)高效協(xié)作。

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健康監(jiān)控與日志記錄

SIL Kit內(nèi)建的健康監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測應(yīng)用狀態(tài)，捕捉錯(cuò)誤和警告信息，并通過分布式日志系統(tǒng)記錄這些信息。這樣一來，工程師能夠在開發(fā)和測試過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

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與第三方工具的無縫對(duì)接

SIL Kit設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)是簡化與第三方工具（如仿真器、虛擬機(jī)和其他測試工具）的集成。通過豐富的適配器支持，SIL Kit能夠與各種硬件和軟件平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的互操作性。

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系統(tǒng)可視化監(jiān)控

SIL Kit同步提供基于網(wǎng)頁的看板插件SIL Kit Dashboard，提供系統(tǒng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立通信信息和歷史狀態(tài)，詳細(xì)展示系統(tǒng)是如何配置、潛在異常信息等。

應(yīng)用場景

作為虛擬平臺(tái)仿真中間件，SIL Kit可廣泛應(yīng)用于不同層次的ECU虛擬化測試和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，覆蓋從獨(dú)立軟件組件驗(yàn)證到完整目標(biāo)硬件仿真的多種場景。以下將詳細(xì)介紹應(yīng)用層級(jí)測試、含基礎(chǔ)軟件在內(nèi)的軟件系統(tǒng)測試、目標(biāo)基礎(chǔ)軟件測試以及嵌入式/物理系統(tǒng)測試這四大典型應(yīng)用場景，展示SIL Kit在各階段開發(fā)與測試中的卓越表現(xiàn)。

1.

Level 1 - 應(yīng)用層軟件組件（SWC）測試

在Level 1場景中，SIL Kit主要用于測試沒有車載通信中間件（如BSW基礎(chǔ)軟件）的應(yīng)用層軟件組件（SWC）。這類SWC通常不依賴于底層的基礎(chǔ)軟件，可以直接在宿主操作系統(tǒng)（如Windows或Linux）上進(jìn)行編譯和執(zhí)行。

可基于量產(chǎn)SWC實(shí)現(xiàn)，通常符合AUTOSAR或其他系統(tǒng)描述標(biāo)準(zhǔn)，定義系統(tǒng)接口。

無需BSW，SWC可以作為獨(dú)立的軟件單元進(jìn)行開發(fā)和測試。

SWC通過SIL Kit直接進(jìn)行接口測試，包括Sender/Receiver通信（使用SIL Kit的數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱機(jī)制）和Client/Server通信（通過SIL Kit的遠(yuǎn)程過程調(diào)用RPC實(shí)現(xiàn)）。

SIL Kit在此場景下作為仿真中間件，通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)SWC接口的測試。通過數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱和RPC，SIL Kit能夠高效地模擬系統(tǒng)行為，并確保SWC的各個(gè)接口能夠正常工作，而無需依賴復(fù)雜的硬件或基礎(chǔ)軟件支持。

2.

Level 3 – 完整協(xié)議棧級(jí)軟件測試

Level 3場景涉及到SWC與基礎(chǔ)軟件一起運(yùn)行，這意味著SWC與底層的硬件抽象層（如MCAL驅(qū)動(dòng)）以及其他基礎(chǔ)組件共同工作。這些組件通常在實(shí)際的汽車ECU上運(yùn)行，進(jìn)行復(fù)雜的硬件控制和管理。

SWC和BSW都是基于量產(chǎn)級(jí)實(shí)現(xiàn)，通常與硬件直接交互。

通過汽車網(wǎng)絡(luò)（如CAN、LIN、Ethernet、FlexRay）和GPIO（通用輸入輸出）接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

BSW通過SIL Kit服務(wù)進(jìn)行功能增強(qiáng)，如通過虛擬CAN、LIN等協(xié)議模擬網(wǎng)絡(luò)通信。

SIL Kit為此場景提供強(qiáng)大的虛擬網(wǎng)絡(luò)支持，如虛擬CAN和虛擬Ethernet，幫助開發(fā)者在沒有物理硬件的情況下進(jìn)行全面的系統(tǒng)驗(yàn)證。通過SIL Kit的虛擬化技術(shù)，開發(fā)者可以在本地計(jì)算機(jī)上模擬多個(gè)ECU的交互，并驗(yàn)證SWC和BSW之間的通信和數(shù)據(jù)交換是否順暢無誤。

3.

Level 4 - 目標(biāo)硬件和目標(biāo)BSW層測試

Level 4場景涉及的是在目標(biāo)硬件上運(yùn)行的應(yīng)用算法和基礎(chǔ)軟件，通常這些系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過編譯，并轉(zhuǎn)化為針對(duì)特定硬件的二進(jìn)制映像。這時(shí)，系統(tǒng)通過硬件仿真器或模擬器進(jìn)行測試，以驗(yàn)證其在真實(shí)運(yùn)行環(huán)境中的表現(xiàn)。

算法和通信軟件已經(jīng)編譯為二進(jìn)制映像，部署到目標(biāo)硬件上（如汽車ECU的實(shí)際硬件或其仿真版本）。

系統(tǒng)通過硬件仿真器或模擬器進(jìn)行測試，仿真器提供虛擬的硬件環(huán)境，包括汽車網(wǎng)絡(luò)和GPIO接口。

仿真器與SIL Kit集成，通過虛擬總線和GPIO進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

在此場景下，SIL Kit通過與仿真器的集成，為硬件仿真提供支持，確保算法和基礎(chǔ)軟件能夠在實(shí)際硬件環(huán)境中運(yùn)行并進(jìn)行測試。SIL Kit的虛擬時(shí)間同步和協(xié)同仿真能力，使得硬件和軟件的交互更加精確，開發(fā)人員能夠進(jìn)行更加高效的聯(lián)合測試。

4.

嵌入式/物理系統(tǒng)測試

在嵌入式/物理系統(tǒng)測試場景中，SIL Kit用于測試與物理硬件接口直接交互的嵌入式系統(tǒng)。此類系統(tǒng)通常包含各種傳感器、執(zhí)行器以及其他物理I/O設(shè)備。

嵌入式系統(tǒng)的軟件與物理硬件接口直接交互，涉及到傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

需要在沒有完全依賴硬件的情況下，模擬和測試系統(tǒng)的功能。

SW接口通過SIL Kit的自動(dòng)生成適配器代碼（SIL Adapter）進(jìn)行連接，支持物理I/O和傳感器/執(zhí)行器數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱。

SIL Kit能夠通過自動(dòng)生成的適配器代碼（SIL Adapter），將嵌入式系統(tǒng)的接口直接與SIL Kit進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)傳感器、執(zhí)行器數(shù)據(jù)的模擬與測試。通過SIL Kit的數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱機(jī)制，系統(tǒng)能夠在虛擬環(huán)境中高效測試與物理硬件的交互，而不需要實(shí)際硬件的支持。這種虛擬化和仿真能力為開發(fā)人員提供巨大的便利，尤其在硬件資源緊張或者硬件尚未準(zhǔn)備好時(shí)，能夠進(jìn)行有效的功能驗(yàn)證和調(diào)試。

面向整車E/E虛擬化模型開發(fā)，在仿真與虛擬化SIL系統(tǒng)中間件SIL Kit加持下，Vector持續(xù)開發(fā)SDV虛擬化工具鏈，在工程師熟悉的總線與HIL平臺(tái)CANoe上擴(kuò)展增強(qiáng)各等級(jí)的虛擬化工具與方法論，以便更好地服務(wù)用戶構(gòu)建“L1-L3-HIL”測試驗(yàn)證技術(shù)路線。

多樣化的第三方工具對(duì)接與擴(kuò)展生態(tài)

– 各類適配已經(jīng)免費(fèi)開源

為了滿足構(gòu)建整車E/E虛擬化平臺(tái)開發(fā)和測試中多樣化的需求，SIL Kit通過一系列適配器與擴(kuò)展工具，實(shí)現(xiàn)與第三方工具的深度集成。這些適配器覆蓋硬件仿真、虛擬網(wǎng)絡(luò)、汽車總線、動(dòng)力學(xué)仿真、場景仿真、車聯(lián)網(wǎng)仿真、通用輸入輸出設(shè)備以及功能單元仿真等多個(gè)領(lǐng)域，為用戶提供靈活、高效的開發(fā)與測試支持，CANoe用戶無需開發(fā)可直接配置使用。

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SIL Kit Adapter for QEMU：硬件仿真集成

SIL Kit適配器支持與QEMU（一個(gè)開源的硬件仿真器和虛擬化平臺(tái)）的深度集成。這種方式使得開發(fā)者可以輕松將QEMU中運(yùn)行的系統(tǒng)連接至SIL Kit環(huán)境中。通過該適配器，開發(fā)者可以：

創(chuàng)建并設(shè)置QEMU映像，搭建與真實(shí)硬件類似的虛擬環(huán)境。

在SIL Kit環(huán)境中運(yùn)行仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的數(shù)據(jù)交互。

利用示例應(yīng)用進(jìn)行通信驗(yàn)證，測試仿真硬件與其他系統(tǒng)組件的協(xié)作能力。

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SIL Kit Adapter for TAP Devices：虛擬網(wǎng)絡(luò)接口集成

該適配器用于將SIL Kit連接至TAP設(shè)備，從而模擬虛擬網(wǎng)絡(luò)通信。開發(fā)者可以通過以下方式使用此適配器：

搭建TAP設(shè)備環(huán)境，模擬以太網(wǎng)通信。

在Linux或Windows環(huán)境中運(yùn)行示例應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換。

高效測試多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信，為真實(shí)環(huán)境部署提供可靠保障。

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SIL Kit Adapter for Virtual CAN：虛擬CAN支持

SIL Kit還支持通過Virtual CAN（SocketCAN）與虛擬CAN網(wǎng)絡(luò)接口集成。這種適配器專為Linux環(huán)境設(shè)計(jì)，特別適用于汽車領(lǐng)域的通信測試：

模擬和測試基于CAN協(xié)議的車輛通信。

提供高精度的總線數(shù)據(jù)傳輸能力，支持開發(fā)者驗(yàn)證多節(jié)點(diǎn)通信的可靠性。

可用于構(gòu)建虛擬環(huán)境中的完整車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

注意：由于WSL/WSL2內(nèi)核不支持SocketCAN，該適配器僅限于Linux操作系統(tǒng)。

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SIL Kit Adapter for Generic Linux IO：通用Linux IO設(shè)備支持

該適配器擴(kuò)展SIL Kit與通用Linux IO設(shè)備的對(duì)接能力，例如字符設(shè)備或GPIO芯片。通過這種方式，開發(fā)者可以：

構(gòu)建通用的Linux開發(fā)環(huán)境，快速進(jìn)行適配器開發(fā)。

使用SIL Kit發(fā)布/訂閱機(jī)制，測試與實(shí)際物理IO設(shè)備的交互能力。

在WSL/WSL2環(huán)境中支持Advalues和字符設(shè)備模式。注：GPIO模式需要自定義內(nèi)核編譯。

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SIL Kit FMU Importer：FMU集成與仿真

SIL Kit FMU Importer是SIL Kit專為功能單元仿真（FMU，F(xiàn)unctional Mockup Units）設(shè)計(jì)的擴(kuò)展工具。該工具能夠：

將FMU導(dǎo)入SIL Kit，作為參與者與其他系統(tǒng)組件協(xié)作。

通過配置文件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的無用戶交互操作。

支持多個(gè)FMU單元同時(shí)運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的聯(lián)合仿真。

結(jié)語

SIL Kit作為高效、靈活、開源的整車E/E虛擬化與SIL“底座”中間件，憑借其強(qiáng)大的跨平臺(tái)通信能力、時(shí)間同步與系統(tǒng)控制功能，以及與第三方工具的無縫對(duì)接，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和汽車電子測試領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。開源SIL Kit能為工程師提供高效、穩(wěn)定、可靠的解決方案，幫助企業(yè)降低開發(fā)成本，縮短時(shí)間周期，同時(shí)提升系統(tǒng)的整體質(zhì)量與穩(wěn)定性。對(duì)于VDA倡導(dǎo)的汽車電子SIL架構(gòu)，Vector已經(jīng)提供包括云端部署的完整解決方案。仿真與虛擬化SIL系統(tǒng)中間件SIL Kit下載鏈接：https://github.com/vectorgrp/sil-kit