히타치 아스테모(구 히타치 오토모티브시스템즈1)는 가상 엔진 ECU 및 자동화 평가를 연구해 왔습니다. 이 회사는 벡터(Vector)의 vVIRTUALtarget을 가상화 도구로 도입하여 AUTOSAR를 구성하는 일부 BSW 모듈에 적용했습니다. 그 결과, 테스트 시나리오의 실행 시간을 대폭 단축하는 데 성공했습니다. 또한 테스트의 철저도 향상 및 HIL(통합 테스트)에서 동일한 테스트 시나리오를 사용하는 등 다른 효과도 거두었습니다.
가상 BSW 해결을 통한 평가 효율성 향상
ECU 소프트웨어 아키텍처의 표준화를 통해, 소프트웨어 구성 요소의 재사용을 촉진하고 개발 및 검증 부담을 줄여주는 AUTOSAR(AUTomotive Open System Architecture)의 사용이 점점 더 널리 확산되고 있습니다.
상대적으로 일찍부터 AUTOSAR 개발을 시작한 일본 공급자 중 하나는 히타치 아스테모(구 히타치 오토모티브 시스템즈)¹로, 이 회사는 일본 및 전 세계의 다양한 OEM에 파워트레인 시스템, 자율주행 및 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)을 공급하고 있습니다. 히타치 아스테모의 주요 활동 사례는 『Vector Journal』 제16권(2018년 5월 발행)에 실린 “상향식 접근법을 통한 AUTOSAR 적용”이라는 제목의 기사에서 소개되어 있으며, 이 기사를 추가 참고 자료로 사용할 수 있습니다.
히타치 아스테모는 엔진 제어 ECU의 BSW 및 SW-C 테스트 효율성을 높이기 위해 Vector의 ECU 가상화 도구인 vVIRTUALtarget(그림 1)을 사용하여 가상 ECU 및 자동화 테스트를 진행해 왔습니다. 히타치 아스테모의 소프트웨어 플랫폼 설계 담당 야마자키 요시미 씨는 “컴퓨터에서 ECU를 가상으로 재현할 수 있다면, 프로토타입 ECU나 I/O 하드웨어를 준비하지 않고도 신속하고 효율적으로 행동을 확인할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “우리의 궁극적인 목표는 ECU 전체의 가상화이지만, 우선 일부 BSW 모듈의 가상화부터 진행하기로 결정했습니다.”
가상 환경의 테스트 대상은 엔진 제어 ECU BSW 내의 DEM/FIM(진단 이벤트 관리자/기능 억제 관리자), DCM(진단 통신 관리자) 및 COM(통신 관리자)입니다(그림 2). 본 문서는 야마자키 씨가 담당하고 있는 DEM/FIM에 대해 설명합니다.
DEM은 BSW의 다른 모듈과 ASW(SW-C)가 판정한 엔진 및 촉매 변환기의 진단 정보를 컴파일하고, 고장에 대응하여 계기판의 경고등을 점등하며, 비휘발성 메모리에 고장 정보를 기록하는 모듈입니다. 본 문서에서 다루는 엔진 ECU와 관련된 고장 유형은 약 1,500가지입니다.
한편, FIM은 엔진 고장 정보를 바탕으로 크루즈 컨트롤 기능 비활성화와 같은 기능을 제한함으로써 고장의 영향을 최소화하는 모듈입니다. 또한 고장 정보를 집계하여 SW-C에 알립니다.
vVIRTUALtarget: 도구 통합 및 실행 성능을 기준으로 고르다
히타치 아스테모(Hitachi Astemo)가 구현한 벡터(Vector)의 vVIRTUALtarget은 마이크로소프트 윈도우 10 환경에서 가상 AUTOSAR 환경을 생성할 수 있게 해주는 도구 소프트웨어입니다. 이 소프트웨어를 통해 벡터의 MICROSAR Classic BSW 파트 또는 SW-C 파트에 대한 테스트 및 통합은 물론, AUTOSAR Adaptive에 상응하는 벡터의 Adaptive MICROSAR에 대한 테스트 및 통합도 수행할 수 있습니다.
이 제품은 상기 모든 기능을 지원하는 ‘vVIRTUALtarget pro’와 MICROSAR BSW 통합 가상 ECU만 지원하는 ‘vVIRTUALtarget basic’의 두 가지 배리언트가 제공됩니다(그림 3).
야마자키 씨는 “히타치 아스테모는 AUTOSAR BSW로 Vector MICROSAR를 사용하고 있으며, CANoe를 비롯한 다른 Vector 도구들도 포함했습니다”라고 말했습니다. “시장에는 여러 ECU 가상화 솔루션이 있지만, 저희가 vVIRTUALtarget을 고른 이유 중 하나는 기존 환경과 원활하게 통합될 수 있기 때문입니다.”
야마자키 씨가 언급한 또 다른 이유는 실행 성능입니다. “기존에는 마이크로프로세서 공급업체에서 제공하는 emulation 장치를 사용하여 DEM/FIM 평가를 수행했는데, 마이크로프로세서의 행동은 정확하게 재현되었지만 처리 속도가 느리다는 문제가 있었습니다.”라고 야마자키 씨는 말했습니다. “vVIRTUALtarget을 사용하면 처리 속도를 몇 배나 높일 수 있었으며, 이것이 바로 vVIRTUALtarget을 사용하기로 결정한 이유 중 하나였습니다.”
그림 4는 MICROSAR의 시스템 통합 흐름을 대략적으로 보여줍니다. BSW 설정 도구인 벡터(Vector)의 DaVinci Configurator Pro를 사용하여 MICROSAR 구성을 수행하고, 생성된 코드(.c/.h)를 vVIRTUALtarget에 제공합니다. 가상 ECU는 vVIRTUALtarget에서 생성되어 CANoe에서 실행됩니다.
또한 DaVinci Configurator Pro로 생성된 코드를 실제 ECU에 통합하는 것도 가능합니다(그림 4 상단).
테스트 시나리오 실행 시간이 3분의 1로 줄여져, 테스트의 철저성을 높이고 품질 향상에 기여합니다.
그림 5는 히타치 아스테모의 워크플로우를 대략적으로 보여줍니다. V자형 모델의 왼쪽 부분에서는 AUTOSAR SW-C 개발에 Vector의 ‘DaVinci Developer’가 사용되며, MICROSAR BSW 구조 설정 및 코드 구현에는 ‘DaVinci Configurator Pro’가 사용됩니다. V자형 모델의 오른쪽 부분에서는 가상 ECU에서 BSW 테스트의 효율성을 높이기 위해 vVIRTUALtarget이 사용됩니다(현재는 BSW 모듈의 단일 테스트만 가능).
vVIRTUALtarget으로 구축된 가상 ECU는 CANoe에 통합되어, CAN 버스로 값 출력, 플래시 메모리 쓰기, 다른 BSW 모듈 및 SW-C와의 통신 등 가상 CAN 버스에서 들어오는 입력에 대해 일정한 응답을 제공합니다.
테스트 시나리오는 자동화된 테스트 시퀀스 생성 도구인 벡터(Vector)의 vTESTstudio와 히타치 아스테모(Hitachi Astemo)의 자체 개발 도구를 통해 작성됩니다. 또한, 벡터의 VT System을 활용한 HIL 테스트 시나리오를 사용함으로써 CAN 통신 테스트 효율을 높이고 중복으로 인한 오류를 방지할 수 있습니다(그림 6).
야마자키 씨는 vVIRTUALtarget 도입의 효과를 다음과 같이 설명했습니다. “우선, 테스트 실행 성능이 획기적으로 향상되었습니다. 마이크로프로세서 공급업체가 제공하는 emulation 도구와 비교했을 때, 수만 개의 테스트 시나리오를 불러와 실행하고, 결과를 산출하며, Microsoft Excel 파일로 집계하는 데 8시간이 소요되는데, 이는 기존에 소요되던 시간의 약 3분의 1 수준입니다. 예를 들어, 퇴근할 때 vVIRTUALtarget을 활성화해 두면 다음 날 출근했을 때 엑셀 파일로 된 테스트 결과를 바로 확인할 수 있습니다.”
야마자키 씨에 따르면, 테스트 시간 단축으로 인해 이전보다 더 철저한 평가를 수행할 수 있게 되었으며, 이는 품질 향상으로도 이어졌습니다. “히타치 아스테모는 전 세계 여러 지역에서 개발을 진행해 왔습니다.”라고 그는 말했습니다. “가상 환경에서는 실제 ECU를 각 지역에 유통할 필요가 없으므로, 글로벌 개발을 진행하는 데에도 효율적입니다.”
가상 환경에서 직면하는 과제는 실제 ECU와의 실행 타이밍 차이입니다. 이러한 이유로, 표준 테스트 시나리오나 하드웨어 없이는 수행할 수 없는 테스트의 경우, 실제 ECU(프로토타입 하드웨어)를 사용하여 테스트를 진행합니다.
또한 가상 CI/CT 및 가상 SW-C 분야도 다루며, 효율성 제고를 목표로 하고 있다
히타치 아스테모는 또한 짧은 주기로 반복적인 평가와 수정을 수행하는 CI/CT(지속적 통합/지속적 테스트)를 추진해 왔습니다.
CI/CT는 평가를 한 번에 수행하고 발견된 문제를 일괄적으로 수정하는 방식 대신, 평가와 수정을 빈번하게 반복하는 짧은 반복 주기를 통해 재작업을 줄이는 것을 목표로 하는 개발 방법론입니다. 이러한 접근 방식은 데브옵스(DevOps)와 CI/CD에 공통적으로 적용됩니다. 즉, 정보 기술 분야에서 점점 더 널리 확산되고 있는 개발과 운영의 통합을 통해 품질을 향상시키고 릴리스에 소요되는 시간을 단축하는 것입니다.
CI는 이미 GitLab 및 Artifactory와 같은 CI/CD 표준 방법을 활용하여 구성, 코드 생성 및 빌드가 함께 이루어지는 클라우드 기반 환경에서 사용되고 있다(그림 7).
야마자키 씨는 “버그 수정이나 기능 변경을 쉽고 신속하게 반영할 수 있을 뿐만 아니라, 위치에 구애받지 않고 클라우드에서 개발을 진행할 수 있습니다”라고 말했습니다. “현재는 통합(CI)만 처리하고 있지만, 조만간 평가(CT) 작업도 시작할 계획입니다.”
이러한 요구를 충족하기 위해 Vector는 CI/CT 시나리오에 최적화된 ‘vVIRTUALtarget Server Edition’을 제공합니다.
히타치 아스테모가 vVIRTUALtarget을 어떻게 사용하고 있는지는 위에 설명한 바와 같습니다. 엔진 ECU 개발에서는 기본 디자인을 여러 차종과 다양한 OEM에 적용하는 경우가 많기 때문에, 테스트 시나리오의 실행 시간을 단축하는 것은 큰 이점이 됩니다. 히타치 아스테모는 BSW 및 SW-C의 통합 테스트를 포함하여 가상화의 범위를 확대함으로써 효율성을 더욱 높이는 것을 목표로 하고 있습니다.
Vector는 vVIRTUALtarget 및 기타 첨단 도구를 제공함으로써 히타치 아스테모의 요구 사항을 지속적으로 충족해 나갈 것입니다.
