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VECU-G  仮想ECU検証ソリューション

ECU仕様設計の段階で マイコン 実コードによるECU動作検証を実現
ECU単体のソフトを、ローコストなソフトウエアシミュレータ「SPILS」で検証
ハードウエア装置を設置した「実験室」は不要で 開発場所を選ばない ECU検証環境

VECU-Gは、ハードウエア装置を使用しないソフトウエアシミュレータ「SPILS(Simulator based Processor In the Loop Simulation)」を使用して、ECU単体のソフトウエアの検証を行うソリューションです。MATLAB/Simulink上に構築された車両モデルに対して、マイコン実装ターゲットコードをマイコンシミュレータ(ISS)で実行することで、ECU単体のシステムシミュレーションを可能にします。車両のコントロールやパラメータ設定は、dSPACE社製のControl Deskを利用することができます。

VECU-G

VECU-Gのねらい

ECU仕様設計の段階で
マイコン 実コードによるECU動作検証を可能にします

現状の車両制御ソフト開発においては、仕様設計のフェーズでは、MATLAB/Simulink等を使用した状態遷移モデルでの確認は行われていても、ECUに実装するマイコン「実コード」による動作検証は行えません。これは、現状のソフト検証環境が、HILSなどのハードウエアにより行われているため、ECUの基板が試作された後でないと、ECUソフトの実行自体が出来ないためです。
ガイオの「VECU-G」 は、HILSの様なハードウエアを装置を一切使用せず、MATLAB/Simulinkにより設計される車両制御モデル(プラント)を利用して、マイコンの実コードをマイコンシミュレータで実行する、仮想ECU検証環境です。この検証環境は一般に「SPILS」(Simulator-based Processor In the Loop Simulation)と呼ばれています。

開発の上流で 実行時間を考慮したECU動作検証や
ソフトの詳細デバッグを可能にします

現状のHILSによる開発では、MATLAB/Simulinkによる車両機構モデルは、HILS専用のハードウエア装置で実行されているため、組込みソフトデバッグで一般に行われる「ブレークポイント」や「ステップ実行」などの詳細デバッグ機能の利用は困難です。VECU-Gは、車両制御モデル全体をソフトウエアで実行する環境であるため、上記のような詳細デバッグ機能を完全に利用することが可能です。
ECUのソフトウエアは、クロスコンパイラでコード化され、マイコンシミュレータの上で実行されます。ガイオのマイコンシミュレータは、一般のICEデバッガと同様なソースコードデバッグ機能を持っており、このデバッガに完全に時間同期して、MATLAB/Simulinkによる車両モデルを動作させる仕組みを持っています。

HILSと共存し検証内容を補完するコストパフォーマンスのよい検証環境を実現

VECU-GメリットHILS環境は、装置自体が高額であるため、開発者の人数に対する必要台数の確保が難しいことがあります。また、ハードウエア装置であるため、故障やメンテナンスなど、維持のための費用も必要となります。
実ECUでしか検証が難しいクリティカルなタイミングテストのために、少数のHILS装置を残して、対応可能な検証領域をVECU-Gに置き換えることで、総合的に、コストを抑えたECUソフト検証環境を構築することが可能です。


車両動作検証環境: MILS SILS PILS SPILS HILSの違い

これらの違いを下にまとめました。VECU-Gは、「SPILS」で実現された仮想ECU検証環境です。

MILS - Model In the Loop Simulation:
車両本体や、車両コントローラなどの全てを、MATLAB/Simulinkのモデルのみで実行するシミュレーションを指す。

SILS - Software In the Loop Simulation:
上のMILSに対して、車両コントローラをモデルではなく、C言語などのソフトウエアで実行するシミュレーションを指す。一般には、このソフトウエアは、MATLAB/SimulinkのS-Functionに組み込んで動作させる場合が多いが、広義には、ソフトウエア実行環境をこれに限定しているわけではなく、PCネイティブ(Pentium)コードにコンパイルして、MATLAB/Simulink上の車両モデルに接続する場合もある。MBD(モデルベース開発)においては、コントローラ部分のモデルからC言語ソフトウエアを自動生成(オートコード)する例も増えてきている。

PILS - Processor In the Loop Simulation:
上のSILSでは、車両コントローラのソフトウエアをS-Function、あるいはPCネイティブコードで論理動作させているのに対して、PILSは、実際の組込みマイコン(Processor、MCU)で動作させるシミュレーションを指す。

SPILS - Simulator-based Processor In the Loop Simulation: ← ※本製品「VECU-G」のカテゴリ
上のPILSは、車両コントローラに実機マイコンを使う事を指しているが、実際の所、実マイコン(ハードウエア)とMATLAB/Simulink (ソフトウエア)を接続するシミュレーションは難しい。このため、SPILSは車両コントローラに「マイコンシミュレータ」を使用して実行するシミュレーションを指す。VECU-Gは、これに当たる。

HILS - Hardware In the Loop Simulation:
車両コントローラに、実際のECUボックス(ハードウエア)を使用するシミュレーションを指す。制御対象である車両部分もリアルタイムに動作させる必要があるため、MATLAB/Simulinkの車両モデルを専用の車両装置エミュレータ(実機)にロードしてリアルタイムに実行させ、実物の車両装置がECUボックスとつながっているのと同等の状態を再現する。




製品の特長

単体の仮想ECUモデルを ECUマイコンの実コードで動作シミュレーション

車両機構モデル(モデルベース開発における仕様モデル)は、MATLAB/Simulink上で実行、また車両制御ECUコードはマイコンシミュレータで実行し、この両者を時間同期させて連携シミュレーションを行います。両者を接続するために、MATLAB/Simulink上の信号線を、マイコンi/oレジスタと割り込みイベントにマッピング可能な、S-Functionブロックを提供しています。ユーザーは、提供されたブロックを介して、容易にマイコンシミュレータとのインタフェースを作成することができます。

従来の「実験室」での作業を必要としないECUソフト仮想検証環境

1台のPCで実行可能な検証環境です。全てがソフトウエアで実行できるため、ハーウエア装置を設置した「実験室」は必要なく、通常のデスクワークとして、開発検証が可能です。



ツール実行と連携の概要


V字開発におけるガイオのソリューションと 「VECU-G」の適用位置

自動車のV字プロセスにおいては、右側の検証工程(緑色の線)は主に実車やHILS環境を用いて行われています。ガイオは、これを補完する形で、実機完成前の段階でも検証工程を進めることができる、実機を使わない「仮想検証環境」を提案しています。

V字開発における「VECU-G」の適用位置


参考資料 (GAIO CLUBより)

 

参考情報・リンク

VECU-G 製品カタログ
(PDFファイル)

VECU-G説明デモビデオ(音声入り)
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