Vector CANoe中vECU/SIL测试功能解析

Vector CANoe中vECU/SIL测试功能解析

在当前汽车软件开发过程中，硬件尚未就位、测试资源紧张、环境受限等问题日益凸显，成为项目推进的常见阻碍。为应对这一挑战，SIL（Software-in-the-Loop）技术正逐步从“实验性尝试”转变为“标准化流程”。

SIL测试：从“尝试”走向“趋势”

在整车厂与供应商的合作中，常见的开发瓶颈包括：ECU软件虽已进入跨团队或跨公司联调阶段，但硬件仍未到位；算法工程师虽已完成策略编写，却缺乏真实环境验证；软硬件同步升级后，HIL台架资源却供不应求。

传统的解决方案往往只能靠“等待”——等待硬件、等待资源、等待协调。然而，随着软件复杂度的不断提升，这种等待直接导致项目延期、测试返工和成本上升。在此背景下，SIL测试应运而生。

SIL测试通过构建一个“虚拟化执行环境”，使ECU软件能够脱离具体硬件运行，并支持通信、信号处理与传感器输入的模拟。无论控制策略、诊断逻辑还是通信配置，均可在SIL环境中提前验证。

图1：SIL测试覆盖软件组件到系统验证

左移式工程理念下的SIL测试优势

SIL测试的核心理念在于“测试左移”，即在项目早期实现系统级联调，打破“软件等硬件”的传统断层。

• 项目初期即可在虚拟ECU上模拟CAN、LIN、ETH等通信协议，实现诊断、控制逻辑、任务调度及信号链路的验证。
• 算法工程师甚至可在本地电脑环境中完成完整的车辆控制流程测试。

此外，SIL支持同时运行数十乃至上百个虚拟ECU，实现全流程回归测试。每次编译后均可自动执行全量测试，为持续集成（CI）与持续测试（CT）打下坚实基础。

测试过程无需真实ECU、复杂台架或人工干预。脚本自动化执行确保了测试结果的一致性与可追溯性。

调试方面，SIL环境中工程师可通过IDE（如Visual Studio）直接设置断点，实时查看变量、堆栈与任务状态，大幅提升调试效率。

在极端与高风险工况下（如传感器断连、总线异常、信号越界、电源中断等），SIL测试可模拟这些复杂场景，为软件鲁棒性提供有效验证。

vECU的分级与应用场景

为了覆盖从模型验证到量产代码测试的全流程，vECU（虚拟ECU）通常划分为五个层级，涵盖不同软件集成度与硬件依赖程度。以下将逐层解析。

Level 0 vECU：最轻量级，仅包含控制器模型（如Simulink生成的代码），不依赖RTE或BSW，适用于模型在环（MIL）测试。

Level 1 vECU：在应用层基础上，集成运行环境桩函数（如RTE和OS），可验证完整ECU架构与接口集成。

Level 2 vECU：加入BSW模块模拟（如COM、NvM、DCM/DEM等），支持总线级仿真与系统级交互测试。

Level 3 vECU：集成真实BSW与虚拟硬件（如MCU抽象），支持AUTOSAR全栈测试，承担大量HIL前系统验证任务。

Level 4 vECU：包含完整量产代码（含硬件相关部分），通常用于芯片级验证，开发与运行成本较高。

图2：不同层级的vECU

vVIRTUALtarget：vECU生态构建的“加速器”

为完善SIL测试的vECU生态系统，Vector将十年来在ECU虚拟化领域的技术积累集成于vVIRTUALtarget pro SE（以下简称vVIRTUALtarget），支持Level 1至Level 3虚拟控制器的快速构建。

该工具支持Windows与Linux环境，具备图形界面与CMake编译器集成，用户可通过拖拽操作轻松配置工程，并支持脚本生成与CI流程。

图3：vECU生成器vVIRTUALtarget工作流

Level 1/2 vECU的生成流程包含：AUTOSAR OS与RTE生成、A2L文件自动生成、CANoe工程与接口映射、VS项目构建等。

图4：vVIRTUALtarget工程配置界面

vVIRTUALtarget还解决了虚拟控制器开发中的关键挑战，如SWC端口访问、数据流监控与应用层激励验证。为此，工具提供：

• Open RTE Ports：允许直接访问端口数据元素，支持CANoe中端口数据的采集与激励。
• Port Monitoring：实现SWC内部信号流的可视化监控，支持XML文件管理。

Open RTE Ports与Port Monitoring机制使vECU具备“可监控、可调试、可验证”的能力。

Level 1 vECU的应用：虚拟诊断、标定与存储

Level 1 vECU可在CANoe中一键导入并映射I/O接口，实现SIL至HIL的测试链路贯通。该方式显著提升了CANoe在虚拟验证阶段的功能维度，支持自动化测试与异常调试。

图6：有效的vECU与HIL复用

虚拟诊断

以车门控制器为例，其SWC负责监测车门节点与电瓶电压。当检测到异常时，将通过DEM接口上报DTC故障码。

在CANoe环境中导入Level 1 vECU后，可通过Panel界面直观监控故障注入过程，并读取相关DTC，实现对SWC的完整测试。

图7：vECU在CANoe中实现虚拟诊断

虚拟标定

车灯控制器根据光线传感器数据自动调节大灯启闭，其开启与关闭阈值可通过标定调整。

通过加载A2L文件并结合CANoe界面，可实现参数读写与控制逻辑的可视化验证。

图8：vECU配置在CANoe实现CCP/XCP变量测试

虚拟存储

仪表控制器管理如车外后视镜位置等需在ECU复位后保留的数据，依赖于NvM模块。vVIRTUALtarget可在Level 1环境中模拟EcuM与NvM模块，实现运行数据的存储与恢复。

通过CANoe面板与信号接口，可模拟点火状态与车辆信号，验证数据在断电与上电后的变化。

图9：vECU实现虚拟存储

SDV时代的vECU：破解研发“内卷”

在软件定义汽车（SDV）趋势下，算法集成正向ZCU/HPC集中，多方代码的集成测试与质量保障成为关键。

供应商必须提供可量产的vECU，以支持整车厂的数字孪生战略与AI驱动的数据闭环测试。采用Vector CANoe实现SIL与HIL的无缝迁移，可最大化复用测试资产，提高交付效率。

通过vECU实现开发与测试同步，可有效规避传统流程中因硬件依赖导致的技术瓶颈。

图10：CANoe贯通SIL与HIL全链路验证