作者 | Zhang

小編 | Crystal

引言

在汽車(chē)電子電氣架構(gòu)向中央集中化演進(jìn)的背景下，區(qū)域控制器（ZCU）作為整車(chē)智能化的核心樞紐，承擔(dān)著連接中央計(jì)算單元與執(zhí)行器/傳感器的關(guān)鍵角色。其功能覆蓋配電管理、I/O控制、網(wǎng)絡(luò)通信及區(qū)域算力分配等，直接影響車(chē)輛的安全性、實(shí)時(shí)性與擴(kuò)展性。

然而，隨著ZCU功能的復(fù)雜化與多域協(xié)同需求的提升，測(cè)試環(huán)節(jié)面臨功能接口增加、跨域交互耦合復(fù)雜、OTA技術(shù)以及SOA架構(gòu)引入等帶來(lái)的全新挑戰(zhàn)。

在本文中，我們將深入對(duì)ZCU功能、發(fā)展及測(cè)試趨勢(shì)進(jìn)行分析，系統(tǒng)性講解從研發(fā)端的軟件級(jí)測(cè)試（MiL/SiL/PiL）到驗(yàn)證端的單部件-系統(tǒng)級(jí)-整車(chē)級(jí)測(cè)試，以及如何建立一體化的測(cè)試解決方案，旨在幫助OEM和Tier1梳理完整測(cè)試流程，加速產(chǎn)品迭代。

ZCU測(cè)試分析

ZCU一般是指以車(chē)身控制為基礎(chǔ)，融合熱管理、整車(chē)控制、底盤(pán)、智能配電等綜合技術(shù)的控制器。由分布式架構(gòu)下的BCM，發(fā)展為域集中式架構(gòu)下的BDC/CEM，再到如今中央集中式架構(gòu)下的ZCU/VIU。ZCU的出現(xiàn)其實(shí)是汽車(chē)E/E架構(gòu)變革下的必然趨勢(shì)。

同時(shí)在發(fā)展過(guò)程中，ZCU功能也是愈加復(fù)雜，特點(diǎn)表現(xiàn)為：

1

功能整合

? 與域控制器配合，接收域控制器的指令，實(shí)現(xiàn)域控制器的功能落地，為域控提供信息用以決策

? 與嵌入式系統(tǒng)控制器及傳感器/執(zhí)行器交互，下達(dá)指令并收集/處理信息

? 所處區(qū)域的邏輯功能實(shí)現(xiàn)，如電源控制、燈控、鎖控、門(mén)控、身份認(rèn)證、胎壓監(jiān)測(cè)、數(shù)字鑰匙、VCU、TMS、底盤(pán)等功能安全及實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)

2

多種類(lèi)通信端口

CAN/CAN FD、LIN、車(chē)載以太網(wǎng)(100/1000BASE-T1/MultiG BASE-T1/10BASE-T1S(支持TSN))、A2B

3

大量I/O通道

管理上百個(gè)傳感器與執(zhí)行器信號(hào)，典型為300左右針腳

4

能量管理深度優(yōu)化

? 智能配電（e-fuse）技術(shù)應(yīng)用

? 48V系統(tǒng)適配，兼容12V/48V系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨電壓域設(shè)備協(xié)同

那么，ZCU的測(cè)試范疇有哪些呢？

以下是針對(duì)ZCU開(kāi)發(fā)的不同階段下對(duì)應(yīng)的不同測(cè)試層級(jí)劃分：

當(dāng)前ZCU技術(shù)發(fā)展日新月異，帶來(lái)的測(cè)試也是不斷變化，總體測(cè)試趨勢(shì)上呈現(xiàn)功能迭代不斷加速，測(cè)試場(chǎng)景愈加復(fù)雜，需要通過(guò)測(cè)試前移提高測(cè)試效率以及縮短開(kāi)發(fā)周期。

1

功能變更頻率高

? 一成不變/很少改變 到 功能愈加豐富

? OTA技術(shù)加持，功能迭代

2

測(cè)試壓力倍增

功能融合、場(chǎng)景變復(fù)雜、SOA架構(gòu)的引入，倒逼測(cè)試體系從“功能驗(yàn)證”向“服務(wù)生態(tài)驗(yàn)證”升級(jí)，技術(shù)門(mén)檻與復(fù)雜度顯著提升

3

測(cè)試解決方案升級(jí)

? 根據(jù)投入產(chǎn)出和測(cè)試場(chǎng)景選擇測(cè)試方式：手動(dòng) VS 自動(dòng)化

? 根據(jù)功能模塊搭建小型測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行組合(桌面式+負(fù)載箱)

? 測(cè)試前移：vECU測(cè)試

? 傳統(tǒng)12V/24V低壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為48V系統(tǒng)，需要模擬48V電源回路，滿(mǎn)足LV148標(biāo)準(zhǔn)要求

? 智能配電新增能效管理、故障自恢復(fù)等測(cè)試項(xiàng)

? 在線(xiàn)測(cè)試方案+離線(xiàn)測(cè)試方案組合

? SDV+敏捷對(duì)測(cè)試的影響：CI/CT測(cè)試解決方案

ZCU測(cè)試解決方案

總體框架

北匯信息可以提供基于PAVELINK.Test Center的CI/CT全鏈路測(cè)試解決方案，覆蓋模型開(kāi)發(fā)后的MiL測(cè)試，代碼生成后的SiL測(cè)試，合并編譯后的SiL-vECU測(cè)試，燒錄在目標(biāo)板中的PiL測(cè)試，以及ZCU控制器的HiL測(cè)試。

針對(duì)ZCU功能的HiL測(cè)試，主要以CANoe、vTESTstudio等軟件、電源模塊、I/O仿真、總線(xiàn)仿真等硬件，配合北匯信息定制化開(kāi)發(fā)的測(cè)試腳本組成整套測(cè)試系統(tǒng)。

ZCU一體化測(cè)試解決方案主要能夠覆蓋如下測(cè)試場(chǎng)景：

在MiL/SiL/PiL環(huán)境中，我們推薦使用MXAM、TPT、QAC與VectorCAST等工具，構(gòu)建軟件白盒測(cè)試，實(shí)現(xiàn)代碼靜態(tài)分析、單元測(cè)試及模型測(cè)試，從而在開(kāi)發(fā)早期快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)一步前移至SiL_vECU階段，通過(guò)虛擬ECU技術(shù)，在開(kāi)發(fā)早期頻繁完成功能驗(yàn)證，需要用到的軟件工具組合包括CANoe、vVIRTUALtarget、SiL Kit、DYNA4及Silver等。

對(duì)于HiL功能測(cè)試，我們提供三種靈活配置方案：

①桌面式負(fù)載箱適用于前期冒煙點(diǎn)檢測(cè)試，集成CANoe軟件與電源仿真、總線(xiàn)接口及定值負(fù)載仿真設(shè)備，并配備定制控制器接口面板。

②標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜方案則在此基礎(chǔ)上增加了IO板卡/故障注入設(shè)備與實(shí)時(shí)處理器（RT），軟件擴(kuò)展vTESTstudio與DYNA4，滿(mǎn)足更全面的功能驗(yàn)證。

③多便攜機(jī)柜方案將子系統(tǒng)功能拆分，可實(shí)現(xiàn)并行測(cè)試，通過(guò)PAVELINK.Test Center進(jìn)行多系統(tǒng)調(diào)度，大幅提升測(cè)試效率。

在HiL通信及診斷測(cè)試方面，便攜式機(jī)箱方案采用CANoe、TSN Tools、PAVELINK.SOA Converter、Diva/vTESTstudio等軟件，硬件包括電源仿真、總線(xiàn)接口、VH6501及TSN Box，適用于通信及服務(wù)診斷的基礎(chǔ)驗(yàn)證；網(wǎng)絡(luò)測(cè)試機(jī)柜方案則增加物理層專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更深入的物理層一致性分析。

系統(tǒng)級(jí)測(cè)試分為功能測(cè)試與網(wǎng)絡(luò)測(cè)試兩大方向。

①功能測(cè)試中，Labcar冒煙測(cè)試方案以CANoe為核心，配合電源仿真、總線(xiàn)接口、真實(shí)傳感器執(zhí)行器及黃板車(chē)，快速驗(yàn)證基本功能；而集成機(jī)柜+多臺(tái)架方案則復(fù)用機(jī)柜資源，通過(guò)CANoe、vTESTstudio、DYNA4及PAVELINK.Test Center實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)調(diào)度，并引入vECU進(jìn)行測(cè)試前移，硬件擴(kuò)展了I/O板卡、三通板卡以及真實(shí)傳感器執(zhí)行器，滿(mǎn)足多平臺(tái)并行測(cè)試需求。

②系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試側(cè)重協(xié)議一致性，采用CANoe、TSN Tools、PAVELINK.SOA Converter及Test Center等軟件，硬件包括電源仿真、總線(xiàn)接口、TSN Box、I/O板卡、VH6501及程控BOB，搭建專(zhuān)用測(cè)試臺(tái)架，但不包含物理電平相關(guān)的物理層測(cè)試，以聚焦高層協(xié)議驗(yàn)證。

整車(chē)級(jí)測(cè)試聚焦于跨域功能集成與實(shí)車(chē)環(huán)境驗(yàn)證。針對(duì)智能交互、座艙與ZCU（車(chē)控）及網(wǎng)聯(lián)的跨域功能，軟件工具鏈涵蓋CANoe、ADB/Python/OpenCV、科大訊飛語(yǔ)音仿真/識(shí)別模塊以及測(cè)試管理平臺(tái)；硬件配備總線(xiàn)接口設(shè)備、I/O板卡（監(jiān)控車(chē)身域輸出信號(hào)）、語(yǔ)音嘴/拾音器、高清相機(jī)及定制夾具，支持功能交互與場(chǎng)景模擬。

實(shí)車(chē)級(jí)測(cè)試進(jìn)一步細(xì)分為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與道路測(cè)試。

①在實(shí)驗(yàn)室中，我們提供三大方案：智能交互+智能護(hù)航+智慧服務(wù)綜合測(cè)試，使用CANoe、ADB/Python/OpenCV、科大訊飛及測(cè)試管理平臺(tái)，硬件包含總線(xiàn)接口、語(yǔ)音嘴/拾音器，開(kāi)關(guān)及執(zhí)行器動(dòng)作依賴(lài)人工判斷；通信質(zhì)量與OTA測(cè)試則關(guān)注CAN/CAN FD/LIN/ETH通信、網(wǎng)絡(luò)管理、SOME/IP服務(wù)及OTA升級(jí)，軟件引入TSN Tools、PAVELINK.Test Center與離線(xiàn)分析工具，硬件新增物理層測(cè)試設(shè)備、故障注入設(shè)備與數(shù)采設(shè)備；專(zhuān)項(xiàng)性能測(cè)試根據(jù)場(chǎng)景定制軟硬件配置，例如鑰匙解閉鎖壓力測(cè)試、虧電趴窩壓力測(cè)試、座椅壓力測(cè)試、擋位切換壓力測(cè)試、OTA壓力測(cè)試等，靈活配置以滿(mǎn)足極端條件驗(yàn)證。

②在道路測(cè)試中，重點(diǎn)實(shí)施智能交互+智能護(hù)航+智慧服務(wù)驗(yàn)證，考慮到安全因素，禁止開(kāi)放控制器權(quán)限，因此軟件選用CANoe、Python/OpenCV、科大訊飛及PAVELINK.Test Center，配合離線(xiàn)分析工具，硬件則包括總線(xiàn)接口設(shè)備、語(yǔ)音嘴/拾音器與數(shù)采設(shè)備，在真實(shí)行駛環(huán)境中采集數(shù)據(jù)并評(píng)估系統(tǒng)表現(xiàn)。

通過(guò)上述分層、多方案的測(cè)試體系，北匯信息能夠?yàn)閆CU開(kāi)發(fā)提供從早期軟件驗(yàn)證到最終實(shí)車(chē)路試的全方位支持，助力客戶(hù)打造高質(zhì)量、高可靠性的智能汽車(chē)系統(tǒng)。

ZCU一體化測(cè)試的應(yīng)用案例

搭建ZCU一體化測(cè)試系統(tǒng)必要性

1

提高測(cè)試覆蓋度

可實(shí)現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景自由設(shè)計(jì)，提高測(cè)試用例覆蓋度

2

提高測(cè)試效率

測(cè)試系統(tǒng)集成化、自動(dòng)化程度高，有效提高測(cè)試效率，減少人力成本投入

3

縮短測(cè)試周期

在控制器開(kāi)發(fā)的不同階段，模擬控制器運(yùn)行環(huán)境，測(cè)試工作前置，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題缺陷

4

問(wèn)題復(fù)現(xiàn)能力

可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題復(fù)現(xiàn)，并提供有效的驗(yàn)證環(huán)境

5

節(jié)約成本

可復(fù)用多個(gè)平臺(tái)化車(chē)型產(chǎn)品驗(yàn)證使用，節(jié)約委外測(cè)試費(fèi)用

6

測(cè)試能力建設(shè)

有助于測(cè)試經(jīng)驗(yàn)積累和能力提升，建立ZCU測(cè)試流程體系，建立ZCU測(cè)試用例庫(kù)和測(cè)試腳本庫(kù)

如何對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)深入挖掘利用？

傳統(tǒng)測(cè)試多為在線(xiàn)測(cè)試方式，主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)控與單一場(chǎng)景的仿真測(cè)試（如車(chē)載網(wǎng)絡(luò)或功能測(cè)試），其優(yōu)勢(shì)在于實(shí)時(shí)響應(yīng)、即時(shí)定位問(wèn)題，并支持在測(cè)試過(guò)程中靈活調(diào)整，通?；谟布诃h(huán)（HiL）仿真，編寫(xiě)CAPL腳本實(shí)現(xiàn)。然而，對(duì)于大規(guī)模、非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，如TB級(jí)文件、耐久性測(cè)試數(shù)據(jù)（如長(zhǎng)期路測(cè)、DV/PV測(cè)試）、高帶寬數(shù)據(jù)（如ETH）等，在線(xiàn)數(shù)據(jù)處理往往力不從心，需要配合離線(xiàn)測(cè)試的手段提升數(shù)據(jù)分析的效率。通過(guò)并行計(jì)算（如多數(shù)據(jù)切片清洗、多場(chǎng)景并行）來(lái)提升處理速度，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上通常采用Python結(jié)合MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)ARXML、DBC、ASC、BLF等多種數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行解析與規(guī)則分析。

當(dāng)然，在實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證中，在線(xiàn)數(shù)據(jù)分析與離線(xiàn)數(shù)據(jù)分析往往互為補(bǔ)充。在線(xiàn)數(shù)據(jù)分析仍是長(zhǎng)期必需的基礎(chǔ)測(cè)試手段，離線(xiàn)分析的擴(kuò)展性更強(qiáng)，能夠融合視頻、雷達(dá)、音頻、控制器LOG等多維數(shù)據(jù)，并通過(guò)AI賦能不斷拓展分析場(chǎng)景的深度與廣度，從而全面提升數(shù)據(jù)分析的效率和智能化水平。

如何提升測(cè)試覆蓋度？

需要從需求、問(wèn)題、數(shù)據(jù)、場(chǎng)景、情景這五大維度綜合來(lái)考慮。

1

基于需求測(cè)試

基于需求規(guī)范設(shè)計(jì)測(cè)試用例，保證對(duì)設(shè)計(jì)需求的覆蓋度

2

基于問(wèn)題測(cè)試

基于研發(fā)端、市場(chǎng)端等反饋的問(wèn)題，測(cè)試過(guò)程（如free test）中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，及過(guò)往問(wèn)題庫(kù)中的問(wèn)題，基于此去設(shè)計(jì)測(cè)試用例

3

基于數(shù)據(jù)測(cè)試

使用相同的測(cè)試邏輯/序列（用例），但測(cè)試的數(shù)據(jù)/參數(shù)不同的測(cè)試

4

基于場(chǎng)景測(cè)試

基于用戶(hù)手冊(cè)、端到端的系統(tǒng)功能描述，設(shè)計(jì)測(cè)試用例，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能

5

基于情景測(cè)試

類(lèi)比于在實(shí)車(chē)各種環(huán)境和使用條件下，開(kāi)展基于需求的、基于場(chǎng)景的測(cè)試

比如：在空調(diào)開(kāi)到最大風(fēng)量（電磁輻射最大，包括其他電機(jī)類(lèi)的感性負(fù)載工作時(shí)），射頻信號(hào)的鑰匙功能是否正常

如何自動(dòng)生成測(cè)試腳本？

基于關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)用例轉(zhuǎn)腳本 VS AI

測(cè)試腳本生成：識(shí)別測(cè)試?例(關(guān)鍵字[固定規(guī)則] VS 自然語(yǔ)言[持續(xù)學(xué)習(xí)])

基于關(guān)鍵字[固定規(guī)則]的方式生成測(cè)試腳本，北匯已有成熟方案并在項(xiàng)目中應(yīng)用，可以極大提高測(cè)試效率，但測(cè)試用例需要嚴(yán)格按照定好的模版填寫(xiě)。

基于自然語(yǔ)言[持續(xù)學(xué)習(xí)]的方式生成腳本是所有測(cè)試人員夢(mèng)寐以求的方式，但當(dāng)前技術(shù)背景下直接生成的腳本還不成熟，需人工二次審核，帶來(lái)的工作量未必比直接寫(xiě)腳本少，所以應(yīng)用有限。相信隨著AI技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，該方式終將落地應(yīng)用，北匯也在不斷探索驗(yàn)證中，讓我們共同期待。

總結(jié)

北匯在汽車(chē)電子測(cè)試領(lǐng)域深耕多年，在全國(guó)多個(gè)重要城市設(shè)有分公司和辦事處。技術(shù)積累雄厚，具備各主流OEM測(cè)試規(guī)范、測(cè)試腳本開(kāi)發(fā)及測(cè)試實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。與主流OEM&Tier1均有多個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試認(rèn)證，能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)并完善測(cè)試規(guī)范提供人員和經(jīng)驗(yàn)支撐，具備對(duì)需求規(guī)范的審核和完善的快速交付能力。