V模型開(kāi)發(fā)流程

1、V-Model軟件開(kāi)發(fā)流程與模型化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述2017-02-27前言近年來(lái)新能源車(chē)輛的崛起，車(chē)用電子控系統(tǒng)的需求量大增，加上功能需求不斷地增加，軟件算法及功能架構(gòu)勢(shì)必更加龐大復(fù)雜，早期透過(guò)handcoding方式進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)時(shí)間冗長(zhǎng)，無(wú)法快速對(duì)應(yīng)市場(chǎng)的需求，且缺乏完整的開(kāi)發(fā)流程及有效率的方式，容易造成電子控系統(tǒng)有缺陷。目前車(chē)輛產(chǎn)業(yè)逐漸導(dǎo)入V-Model開(kāi)發(fā)流程及基於模型化設(shè)計(jì)(Model-BasedDesign,MBD)進(jìn)行電子控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，具倩完整的系統(tǒng)安全分析與設(shè)計(jì)規(guī)劃，并且各相文進(jìn)行交互碓言忍及追蹤，開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷進(jìn)行驗(yàn)證與除錯(cuò)，有效地提升開(kāi)發(fā)速度及系統(tǒng)的可靠性。V-Model開(kāi)

2、發(fā)流程車(chē)輛控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)演變至電子控系統(tǒng)后，大量使用電子零件，容易因設(shè)計(jì)不良受到干擾或損壞，以及復(fù)雜龐大的軟件功能，容易因人為程序設(shè)計(jì)的疏忽造成無(wú)法預(yù)期的控制，使車(chē)輛的失效風(fēng)險(xiǎn)性增加。因此車(chē)輛相關(guān)領(lǐng)域的專家針對(duì)車(chē)用電子系統(tǒng)制定了ISO-26262(RoadVehicles-FunctionalSafety)規(guī)范。ISO-26262是以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)建立，為車(chē)輛電子電氣功能安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)范功能安全管理(Managementoffunctionalsafety)、汽車(chē)安全生命周期(AutomotiveSafetyLifecycle)及汽車(chē)安全完整性等級(jí)分析(Automo

3、tiveSafetyIntegrityLevels,ASIL)。ISO-26262包含了管理、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、服務(wù)及退役各階段的流程及方法，其各章節(jié)及流程架構(gòu)如圖一所示1,由圖中可清楚的瞭解，不管是硬件級(jí)別、勒:件級(jí)別，甚至系統(tǒng)級(jí)別的mr,皆探用V-Model開(kāi)發(fā)流程。圖一ISO26262架構(gòu)此本文符以軟件級(jí)別進(jìn)行說(shuō)明，圖二為V-Model軟件開(kāi)發(fā)流程2,左邊為設(shè)計(jì)流程，由上而下執(zhí)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)產(chǎn)品定義、危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、DFMEA及相靶等流程而產(chǎn)生，軟件開(kāi)發(fā)流程依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范軟件安全需求，進(jìn)行軟件架構(gòu)與單元的設(shè)計(jì)與執(zhí)行。完成設(shè)計(jì)后，開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試流程，如圖二右邊流程，由下而上分別進(jìn)行軟件單

4、元測(cè)試、軟件集成測(cè)試及軟件安全需求驗(yàn)證，最后再進(jìn)行系統(tǒng)集成測(cè)試。在各階段的測(cè)試均有相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行驗(yàn)證，若無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需求，可回朔進(jìn)行檢討修改，不斷地反復(fù)進(jìn)行以確保與設(shè)計(jì)需求一致及避免設(shè)計(jì)缺陷?；赌Ｐ突O(shè)計(jì)圖三模型化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)范例的軟件功能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)生異常時(shí)，將造成問(wèn)題解析困難度增加。基於模型化設(shè)計(jì)其特色為透過(guò)圖形化接口進(jìn)行控制邏輯模型建立，對(duì)于沒(méi)有程序能測(cè)試，因此開(kāi)發(fā)時(shí)間冗長(zhǎng)。在軟件功能測(cè)試時(shí)，不易進(jìn)行單一功能測(cè)試，需以完整設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員也可以整易上手，快速實(shí)現(xiàn)控制策略，如圖三所示Uq|1AngkRcFrrcncrSfsleim3。不需由程在傳統(tǒng)的handcoding開(kāi)發(fā)流程中，軟

5、件需等待硬件完成后，才可進(jìn)行軟件功V-Model軟件開(kāi)發(fā)流程序設(shè)計(jì)人員孰行撰寫(xiě)程序，可避免溝通上的誤解，所造成設(shè)計(jì)結(jié)果與需求不符的狀況。模型化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有許多軟件工具可以實(shí)現(xiàn)，其中之一為Mathworks的MATLAB/Simulink,Mathworks針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)流程各階段提供相對(duì)應(yīng)的工具箱，可在一個(gè)平臺(tái)完成軟件開(kāi)發(fā)流程的工作，包含了需求追蹤、模型建立、驗(yàn)證測(cè)試及自動(dòng)生成程序代碼，并提供車(chē)用電子相關(guān)規(guī)范驗(yàn)證機(jī)制，可以大幅縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，以及進(jìn)行完整的測(cè)試驗(yàn)證，降低失效風(fēng)險(xiǎn)。使用MATLAB/Simulink進(jìn)行模型化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)流程：1. 透過(guò)Word及Excel依據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行各模塊需求分析及管

6、理，以便后續(xù)建模及程序代碼進(jìn)行追蹤。如圖四所示4。圖四需求分析及管理2. 使用MATLAB/Simulink進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，搭配使用SLV&V工具箱進(jìn)行需求追蹤。如圖五所示。模型化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在建模階段可開(kāi)始進(jìn)行模型測(cè)試，無(wú)須等程序代碼生成及硬件完成。如圖六所示。R的ulreme皿ABSinjulipk母行就件弄Ji*用Niwltwt遺行KAM1E圖五軟件開(kāi)發(fā)及需求追蹤圖六模型測(cè)試3.使用AutoCodeGeneration功能，自動(dòng)生成程序代碼。如圖七所示。圖七自動(dòng)生成程序代碼4.SLV&V及SLDV工具箱進(jìn)行單元及子系統(tǒng)的功能性及覆蓋率測(cè)試。如圖八所示。IrnfiMnifinti

7、Han圖八單元與集成測(cè)試5.系統(tǒng)級(jí)別的測(cè)方式，是將完整勒:件整合并搭配車(chē)輛模型，進(jìn)行完整的系統(tǒng)測(cè)試。如圖九所示。圖九系統(tǒng)功能測(cè)試四、結(jié)論在本文的介紹中可發(fā)現(xiàn)基于模型化設(shè)計(jì)與V-Model軟件開(kāi)發(fā)流程是非常緊密的結(jié)合，各開(kāi)發(fā)流程均有相對(duì)應(yīng)的工具可以協(xié)助設(shè)計(jì)人員能依循開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行并快速完成各流程的工作。自動(dòng)生成程序代碼功能，使設(shè)計(jì)人員無(wú)須花費(fèi)時(shí)間撰寫(xiě)程序代碼，并有相關(guān)法規(guī)驗(yàn)證機(jī)制，可預(yù)防人為的程序撰寫(xiě)疏忽，以提升開(kāi)發(fā)速度及系統(tǒng)可靠性。這樣的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)勢(shì)必會(huì)全面導(dǎo)入在車(chē)用電子系統(tǒng)中。瀚路新能源汽車(chē)的整車(chē)控制器產(chǎn)品，使用MATLAB/Simulink的基于模型化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，并采用V-Model開(kāi)發(fā)流程，可在最短的時(shí)間內(nèi)，開(kāi)發(fā)符合客戶需求的產(chǎn)品。同時(shí)瀚路新能源汽車(chē)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，擁有功能安全分析的完整經(jīng)驗(yàn)，可提供客戶更高水平的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)1 ISO26262,https:/www.iso.Org/obp/ui/#iso:std:iso:26262:-1:ed-1:v1:en2 V-cubedSolution,http:/www.v-3 MarhworksMatlabSimulinkexample,with-embedded-coder.html?requestedDomain=4 Modellbasiert