Efficacité des essais BSW obtenue grâce à une ECU virtuelle générée par vVIRTUALtarget

Grâce à la normalisation de l'architecture logicielle des calculateurs, l'utilisation d'AUTOSAR (AUTomotive Open System Architecture) se généralise, car elle favorise la réutilisation de composants logiciels et permet de réduire les efforts de développement et de vérification.

L’un des équipementiers japonais à s’être lancé relativement tôt dans l’utilisation d’AUTOSAR est Hitachi Astemo (anciennement Hitachi Automotive Systems)^¹, une entreprise qui fournit des systèmes de motorisation, des systèmes de conduite automatisée et des systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS) à divers constructeurs au Japon et dans le monde entier. Certaines des initiatives d’Hitachi Astemo sont présentées dans l’article intitulé « Application d’AUTOSAR selon une approche ascendante » publié dans le volume 16 du Vector Journal (paru en mai 2018), qui peut servir de référence complémentaire.

Hitachi Astemo travaille sur la virtualisation des calculateurs et les tests automatisés à l’aide de l’outil de virtualisation de calculateurs vVIRTUALtarget de Vector (figure 1), dans le but d’améliorer l’efficacité des tests du BSW et du Logiciel de commande moteur. « Si nous parvenons à reproduire virtuellement un calculateur sur un ordinateur personnel, nous pouvons vérifier son comportement rapidement et efficacement sans avoir à préparer de prototype de calculateur ni de matériel d’E/S », a déclaré M. Yoshimi Yamazaki, responsable de la conception de plateformes logicielles chez Hitachi Astemo. « Notre objectif ultime est la virtualisation de l’ensemble du calculateur, mais nous avons décidé de commencer par la virtualisation de certains modules BSW. »

Les cibles de test dans l'environnement virtuel sont les modules DEM/FIM (Diagnostic Event Manager/Function Inhibition Manager), DCM (Diagnostic Communication Manager) et COM (Communication Manager) de l'ECU de commande du moteur BSW (figure 2). Le présent document traite du module DEM/FIM, dont M. Yamazaki a la charge.

Le DEM est un module qui compile les informations de diagnostic relatives au moteur et au catalyseur, déterminées par les autres modules du BSW et par l’ASW (SW-C) ; il allume le témoin d’alerte du tableau de bord en cas de défaillance et enregistre les informations de défaillance dans une mémoire non volatile. Environ 1 500 types de défaillances concernent l’ECU du moteur abordé dans le présent document.

De son côté, le FIM est un module qui minimise l’impact d’une défaillance en s’appuyant sur les informations de défaillance du moteur, notamment en limitant certaines fonctions, telles que la désactivation du régulateur de vitesse. Il compile également les informations de défaillance et les transmet au Logiciel.

Le logiciel vVIRTUALtarget de Vector, mis en œuvre par Hitachi Astemo, est un outil permettant de générer un environnement AUTOSAR virtuel sous Microsoft Windows 10. Il permet de réaliser les tests et l'intégration de la partie BSW ou SW-C de MICROSAR Classic (AUTOSAR) de Vector, ainsi que les tests et l'intégration de MICROSAR Adaptive de Vector, équivalent à AUTOSAR Adaptive.

Deux variantes de produit sont proposées : vVIRTUALtarget pro, qui couvre l’ensemble des fonctionnalités susmentionnées, et vVIRTUALtarget basic, qui soutient uniquement l’ECU virtuelle (vECU) intégrant le BSW MICROSAR (Figure 3).

« Hitachi Astemo utilise Vector MICROSAR comme BSW AUTOSAR et a également mis en œuvre d’autres outils Vector, notamment CANoe », a déclaré M. Yamazaki. « Il existe plusieurs solutions de virtualisation d’ECU sur le marché, mais nous avons choisi vVIRTUALtarget en partie parce qu’il permet une intégration transparente avec l’environnement existant. »

M. Yamazaki a également cité les performances d’exécution comme raison. « Auparavant, nous réalisions des tests DEM/FIM à l’aide d’émulateurs fournis par les fabricants de microprocesseurs ; le comportement des microprocesseurs était reproduit avec précision, mais le problème résidait dans la lenteur de la vitesse de traitement », a expliqué M. Yamazaki. « L’utilisation de vVIRTUALtarget permettait de multiplier la vitesse de traitement par plusieurs, ce qui a été l’une des raisons pour lesquelles nous avons décidé d’adopter cette solution. »

La figure 4 présente une vue d’ensemble du flux d’intégration du système dans MICROSAR. DaVinci Configurator Pro de Vector, un outil de configuration du logiciel de base (BSW), est utilisé pour effectuer la configuration MICROSAR, et le code généré (.c/.h) est fourni à vVIRTUALtarget. L’ECU virtuelle (vECU) est générée sur vVIRTUALtarget et exécutée sur CANoe.

Il est également possible d’intégrer un code généré par DaVinci Configurator Pro sur un calculateur réel (partie supérieure de la figure 4).

La figure 5 présente une vue d'ensemble du flux de travail chez Hitachi Astemo. Dans la partie gauche du modèle en V, l'outil DaVinci Developer de Vector est utilisé pour le développement du logiciel AUTOSAR SW-C, tandis que DaVinci Configurator Pro sert à la configuration structurelle et à l'implémentation du code MICROSAR BSW. Dans la partie droite du modèle en V, vVIRTUALtarget est utilisé pour améliorer l’efficacité des tests du BSW sur une ECU virtuelle (actuellement, seuls des tests individuels des modules BSW sont effectués).

L’ECU virtuelle (vECU) créée par vVIRTUALtarget est intégrée à CANoe et fournit une réponse aux entrées provenant du bus CAN virtuel, par exemple en transmettant des valeurs au bus CAN, en écrivant dans la mémoire flash et en communiquant avec d’autres modules BSW et Logiciel.

Un scénario de test est élaboré à l’aide de vTESTstudio de Vector, un outil de création automatisée de séquences de test, ainsi que des outils internes d’Hitachi Astemo. De plus, l’utilisation du scénario de test HILS, qui s’appuie sur le VT System de Vector, améliore l’efficacité des tests de communication CAN et évite les erreurs dues aux doublons (figure 6).

M. Yamazaki a expliqué les avantages de la mise en œuvre de vVIRTUALtarget comme suit : « Tout d’abord, les performances d’exécution des tests ont été considérablement améliorées. Ce système est capable de charger et d’exécuter plusieurs dizaines de milliers de scénarios de test, de générer des résultats et de finaliser la consolidation d’un fichier Microsoft Excel en huit heures, soit environ un tiers du temps nécessaire auparavant, par rapport aux émulateurs fournis par les fabricants de microprocesseurs. Par exemple, si vous lancez vVIRTUALtarget avant de quitter le bureau, les résultats des tests sont disponibles dans un fichier Excel dès le lendemain à votre arrivée au bureau, ce qui vous permet de les consulter immédiatement. »

Selon M. Yamazaki, la réduction de la durée des tests a permis de mener des essais plus approfondis qu’auparavant et a également conduit à une amélioration de la qualité. « Hitachi Astemo mène des activités de développement sur plusieurs sites à travers le monde », a-t-il déclaré. « Dans l’environnement virtuel, il n’est pas nécessaire de distribuer des calculateurs réels à chaque site, ce qui rend également plus efficace la conduite du développement à l’échelle mondiale. »

Le défi dans l’environnement virtuel réside dans la différence de timing d’exécution par rapport aux calculateurs réels. C’est pourquoi, pour un scénario de test standard ou un test ne pouvant être réalisé sans matériel, les essais sont effectués sur des calculateurs réels (prototypes matériels).

Hitachi Astemo s'est également penché sur la CI/CT (Intégration continue (CI) / tests continus), qui consiste à effectuer des tests et des modifications de manière répétée selon un cycle court.

Le CI/CT est une méthode de développement visant à réduire les retouches grâce à un cycle d’itération court, dans lequel les tests et les modifications sont effectués fréquemment, plutôt que de tester et de corriger en une seule fois les problèmes détectés lors des tests. Cette approche est courante dans les domaines du DevOps et du CI/CD. Elle vise à améliorer la qualité et à raccourcir les délais de mise en production grâce à l’intégration du développement et de l’exploitation, une pratique qui se généralise dans le secteur des technologies de l’information.

La CI est déjà utilisée dans un environnement créé sur le cloud où la configuration, la génération de code et la compilation sont effectuées conjointement à l’aide de méthodes standard de CI/CD telles que GitLab et Artifactory (Figure 7).

« Il est possible de répercuter facilement et rapidement les corrections de bogues et les modifications de fonctionnalités, et il est également possible de poursuivre le développement sur le cloud, quel que soit le lieu », a déclaré M. Yamazaki. « Actuellement, nous ne gérons que l’intégration (CI), mais nous prévoyons de nous lancer prochainement dans les tests (CT). »

Pour répondre à ces besoins, Vector propose vVIRTUALtarget Server Edition, une solution optimisée pour les scénarios CI/CT.

L’utilisation de vVIRTUALtarget par Hitachi Astemo a été expliquée ci-dessus. Dans le développement des calculateurs de moteur, une conception de base est souvent réutilisée pour plusieurs types de véhicules et divers constructeurs ; par conséquent, la réduction du temps d’exécution d’un scénario de test s’avère très avantageuse. Hitachi Astemo vise à améliorer encore son efficacité en élargissant le champ d’application de la virtualisation, notamment aux tests d’intégration du BSW et du Logiciel.

Vector continuera à répondre aux besoins d’Hitachi Astemo en fournissant vVIRTUALtarget et d’autres outils de pointe.