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更新基于模型的开发环境，瑞萨电子简化多核汽车微控制器软件开发

2018-11-01 22:31:46·  来源：瑞萨电子  
　
基于模型的开发正变得越来越普遍。用户通常希望能够在设计的早期阶段，利用基于模型的设计(MBD)和虚拟平台(VPF)，从各个角度去验证系统最终是否能够建立。因此，
基于模型的开发正变得越来越普遍。
 
用户通常希望能够在设计的早期阶段，利用基于模型的设计(MBD)和虚拟平台(VPF)，从各个角度去验证系统最终是否能够建立。因此，瑞萨电子株式会社专门开发出了V字模型软件方案用于解决制造的相关问题。 
图1：V字模型用于制造的相关问题
 
但在实际应用中，过度的人工干预和模糊的产品规格往往使得过程不连续，导致V字模型左侧的半导体资产相关信息没有被使用，继而引发V字模型的右侧频繁出现错误和差距。以瑞萨电子早期的RH850 Multicore基于模型的开发环境为例，尽管它会自动将软件分配给多个内核并对性能加以验证，但在包含多周期控制的复杂系统中，所有软件必须手动实现，包括RTOS和设备驱动程序。
这对日趋复杂的多核软件设计来说不是一个好消息。
 
当前，高端汽车的软件体积是智能手机的8倍左右，未来还会随着自动驾驶的发展而不断增加。软件代码行数也普遍超过1亿行，根据纽约时报和IEE的预测，从2000年到2020年，高端汽车代码行数将实现300倍的增长。但遗憾的是，传统的多核软件开发方法无法获得正确的多核功能预估，为了得出准确的估算，设计团队不但需要大量的时间，还需要具备包括系统、软件、半导体和第三方工具使用在内的大量知识。
 
为此，瑞萨最近对其“Embedded Target for RH850 Multicore”基于模型的开发环境进行重大更新，尤其是面向用于开发汽车控制应用的多核微控制器。更新后的开发环境将支持在发动机和车身控制等系统中已经很常见的多周期控制(多个控制周期)系统的开发。即使在多核MCU的软件开发场景中，这种基于模型的开发环境也很实用，并且可以减少日渐复杂的软件开发负担，尤其是自动驾驶汽车的控制系统开发。
图2 RH850多核基于模型的开发环境
强力支持MBD多核软件设计是此次更新的核心目标。通过与MBD工具(MATLAB/Simulink)的联合仿真，用户可以考量和阐明包括外部MCU在内的系统行为。他们可以利用基于模型的并行化工具自动分配计划或是为目标MCU自动生成多核代码，无需安装繁琐的工具，也不需要考虑到软件的实现。此外，通过高精度MCU仿真器，用户还能够详细分析环境，并评估在多核MCU上的实际运行过程。
图3 多核MBD环境的影响
 
现在，为了满足对发动机和车辆性能不断提高的要求，同时缩短产品开发时间，通过该开发环境支持的多周期控制，可以从多周期控制模型中直接生成多核软件代码，从而实现在仿真中评估执行性能。不仅在软件开发的最初阶段就能够估算执行性能，还可以轻松地将验证结果反馈到模型本身。在开发过程前期就让系统开发的完整性得到改进，还可以显著减少开发更大规模和复杂性的软件系统的负担。
 
更新版“Embedded Target for RH850Multicore”基于模型的开发环境的关键特性包括：
 
支持多周期控制，可显著降低多核软件的开发负担
控制功能开发需要多周期控制，例如发动机控制中的进气/排气周期，燃油注入和点火周期以及车辆状态验证周期。Simulink控制模式能够生成RH850 多核代码，而将该技术应用于多周期控制就可以直接生成多核代码，即使是包含多个周期的模型(如引擎控制)也可以直接生成多核代码。瑞萨电子还为RH850集成开发环境CS+提供了一个选配件—一款可以精确测量时间并与实际系统保持一致的循环精度模拟器。使用该选配件可以在软件开发的前期阶段估算多核MCU模型的执行性能，这将可以显著缩短软件开发周期。
图4 发动机多周期控制的多核运行
 
符合基于汽车模型开发的业界实操标准JMAAB控制建模准则
日本MBD汽车咨询委员会(JMAAB)是一个致力于推动汽车控制系统基于模型开发的组织。该组织推荐了JMAAB控制建模准则中的几种控制模型。其中，瑞萨电子在此次更新中提供的 Simulink调度程序块符合(Alpha)类型，会在上层设置一个调度层。这使它可以在没有操作系统的情况下遵循多周期单任务方法，执行Simulink模型中的核心规范并进行同步，然后自动生成RH850多核代码以实现确定性操作。
图5 符合JMAAB控制建模准则
 
对多系统集成 ECU 进行整体操作性验证
 
随着当今汽车电子控制程度的不断提高，较小规模系统的电子控制单元(ECU)也在向集成化发展。现在通过支持多周期控制，可以让多核微控制器更容易地操作具有不同控制周期的小型系统，从而验证集成了多个系统的整个ECU的操作。
图6 对多系统集成ECU进行整体操作性验证
 
新的基于模型的开发环境可实现对RH850/P1H-C双核MCU的支持，而对多达六个核的RH850/E2x系列MCU的支持，以及将此开发环境部署到包括“R-Car”系列SoC在内的整个Renesas Autonomy平台也在计划中。
图7 Embedded Target for RH850 Multicore规划图
瑞萨电子将进一步提高基于模型的软件开发效率，包括来自合作伙伴公司的基于模型的并行化工具，并加强相关的支持多周期控制的执行性能评估，包括操作系统的评估。 
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