汽車電子中的自動編碼及測試自動化技術(shù)

汽車制造商們一直致力于將工業(yè)自動化不斷推向新的高度?，F(xiàn)在，他們在設(shè)計進程自動化領(lǐng)域更花功夫。隨著軟件復(fù)雜性的增強，他們將致力于在不犧牲穩(wěn)定性的前提下，將研發(fā)重心向自動代碼生成（ACG）和縮短量產(chǎn)時間轉(zhuǎn)移。

在現(xiàn)在這個時代，最復(fù)雜的汽車可能擁有超過100個微處理器、超過1億的編碼行數(shù)（LOC）。而且目前我們還沒看到任何跡象表明：這種不斷增長的軟件發(fā)展勢頭未來會受到遏制。令人驚訝地是，甚至許多資金短缺的公司，也在試圖用機器而不是人類來解決這項技術(shù)挑戰(zhàn)。其實自動代碼生成很久以前就應(yīng)用于這個行業(yè)了，現(xiàn)在看來，它正處于迫切需要突破的臨界點。自動代碼生成工具，有利于使設(shè)計原形進入量產(chǎn)。它們創(chuàng)造了易于維護的編碼，也有助于工程師創(chuàng)建復(fù)合系統(tǒng)，快速進入市場。

“當(dāng)人們將注意力轉(zhuǎn)向較大型項目、更復(fù)雜的運算法則以及32位浮點芯片時，自動編碼將成為主流，”MathWorks公司汽車行業(yè)部經(jīng)理Wensi Jin說；“對于混合動力車相關(guān)項目而言，這種方式很適用，不需要和海量的修改代碼打交道。”

新興技術(shù)領(lǐng)域?qū)ψ詣哟a生成特別感興趣—絕大多數(shù)的設(shè)計團隊都采用編碼發(fā)生器，進行免修改編程，比如為主動安全和電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計編碼。現(xiàn)在，汽車制造商們在高級人機界面上應(yīng)用此技術(shù)的機會也越來越多。

“隨著越來越多的汽車采用圖形顯示和人機界面，汽車工業(yè)將采用更多工具手段，集中在圖形用戶界面設(shè)計、在實際設(shè)備上生成代碼，”微軟汽車組項目經(jīng)理Walter Sullivan說。

自動編碼的好處

軟件技術(shù)日益成為促進汽車制造商差異化的關(guān)鍵—他們可以用軟件添加特色和功能。對于動力傳動系統(tǒng)而言，編程也很關(guān)鍵。適當(dāng)?shù)木幊棠軌蛱岣咝阅軈?shù)、燃料經(jīng)濟性，降低排放。自動代碼生成的最大好處就是：機器編碼比人類快得多。“顯著降低開發(fā)時間，”天合汽車公司電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)高級軟件開發(fā)工程師Jon Chalmers說：“雖然開始時比較費時間，但是到項目收尾時，成效明顯。“

眾多觀察家認(rèn)為：手動編程已經(jīng)不再能夠滿足行業(yè)需求。多年前，匯編語言就開始給C語言讓位了。C語言將編程提高到一個更抽象的高度，讓開發(fā)者能夠在同一時間生成更多軟件，錯誤更小。“基于模型的開發(fā)將超越C語言邁出一大步，”dSpace公司北美產(chǎn)品經(jīng)理DirkFleischer說。“更抽象就意味著更不復(fù)雜，”自動代碼生成工具，在最大程度上消除了一些普通編程錯誤，比如上溢。

采用模型和編碼器，還有助于提高穩(wěn)定性。因為軟件能夠在硬件功能完善前獲得嚴(yán)格審核及修改。“在電子設(shè)備硬件完備之前，設(shè)計師可以將自動編碼軟件放在dSpace盒子中，進行硬件在環(huán)測試，”Chalmer說：“還可以盡早調(diào)整運算法則—這樣當(dāng)我們把盒子裝到汽車上時，對其性能更有信心。”

業(yè)內(nèi)對此技術(shù)的信心越來越強，已經(jīng)將其進一步擴展到提高編碼效率的應(yīng)用上了。曾經(jīng)有負(fù)面觀點稱：編碼器會使軟件無法承受、力不從心，占用更大內(nèi)存和處理功能，超出汽車制造商的預(yù)期。

但是現(xiàn)在情況有所改變。“隨著自動代碼生成工具日益完善，將逐漸接近手動編碼實現(xiàn)的效果，”Vector CANtech公司內(nèi)嵌軟件高級項目工程師Ralf Fritz說。

許多程序員稱：機器生成代碼的效率僅比優(yōu)秀的手動編碼高幾個百分點。對于許多在其新項目上用自動代碼生成技術(shù)的公司而言，這個結(jié)果還算令人滿意。

自動代碼生成不會產(chǎn)生額外工作。但是像許多新技術(shù)一樣，開始時比傳統(tǒng)項目需要花費的時間長，也需要一定的培訓(xùn)或較高的實踐經(jīng)驗。

“設(shè)定一項自動編碼項目是比較復(fù)雜的，”天合汽車公司產(chǎn)品總工程師Richard Blachford說；“先確定一個項目，然后用工具以你想要的確定方式生成代碼。在此過程中，還需要一兩個對自動編碼工具沒有抵觸情緒的軟件專家。”

挑戰(zhàn)隨之而來

隨著自動編碼在新領(lǐng)域得到更大應(yīng)用、在大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計里應(yīng)用更廣泛，免修改代碼也出現(xiàn)了—畢竟，沒人喜歡改來改去。將機器生成和手工編寫結(jié)合，對于那些在這個要求高可靠性工業(yè)工作的人而言，是一大挑戰(zhàn)。

只要在這個領(lǐng)域工作，就需要提高效率、盡快修改不合適的編碼。工具供應(yīng)商承認(rèn)：在此領(lǐng)域還有很多工作需要去做，“今天我們所面對的重要障礙，就是在免修改環(huán)境下的自動代碼生成工具集成，”Etas公司產(chǎn)品市場經(jīng)理VivekJaikamal說。

還有一些挑戰(zhàn)比較簡單，只要求盡可能減少耗費時間。但是在復(fù)雜領(lǐng)域（比如動力傳動和安全領(lǐng)域），數(shù)據(jù)價值變動頻繁，程序員必須想法子找到解決之道。

“必須搞清楚如何實現(xiàn)這樣的功能，這相對較簡單，”MathWorks公司內(nèi)嵌應(yīng)用經(jīng)理Tom Erkkinen說：“如果擁有大量的、還未清楚傳送出去的全球數(shù)據(jù)，很難洞悉未來走向。”
在設(shè)計進程中，設(shè)計師們還必須面對一個挑戰(zhàn)，即：需要程序員修改軟件。通常，程序員能夠找到容易修改的方式。但是絕大多數(shù)觀察家認(rèn)為：很少有人回應(yīng)這種需求，通過手動編碼修改軟件。

“如果要消費者自己修改，有時他們會覺得手動的速度更快，”Vector CANtech公司內(nèi)嵌軟件產(chǎn)品線經(jīng)理Robert Miller說：“但是當(dāng)你在整個生命周期內(nèi)做修改，就需要重新生成代碼。如果采用手動生成的話，這些變革通常不會實現(xiàn)。

當(dāng)編碼隨著供應(yīng)鏈移動時，這點特別重要。如果賣方手動修改編碼，當(dāng)OEM商通過同一種編碼器查閱編碼時，會改變其中記錄的信息，賣方對編碼的改動可能丟失。

如果用人工進行此類改動，原模型將不再呈現(xiàn)量產(chǎn)時的代碼信息。那么在后續(xù)項目中，軟件工程師就得不斷更新手動修改過的軟件，還要決定是否使用原始模塊或修改過的原代碼。
“如果選擇質(zhì)量已經(jīng)過檢驗的修改過的原代碼，功能模塊的價值將逐步消退，”Etas公司的市場副總裁Jeff Kessen說：“代碼生成后的修改，可能不會傳遞到新項目上。”

修改自動生成代碼，會擾亂進程持續(xù)性，為重新使用帶來障礙?，F(xiàn)在，越來越多公司在整個開發(fā)周期均采用自動編碼軟件。“但是還有很多公司不信任自動編碼，所以他們用它作原型模塊，用手動編碼量產(chǎn)，”美國國家儀器公司硬件在環(huán)（HIL）和動態(tài)測試產(chǎn)品經(jīng)理Chris Washington說：“隨著工具公司日益優(yōu)化代碼生成方式，這種情況將越來越少。”

自動編碼帶動測試自動化

絕大多數(shù)自動代碼生成（ACG）的擁躉者，都致力于降低開發(fā)時間、增加軟件的再利用率。但是對于許多人來說，自動代碼生成的一大關(guān)鍵好處，就是可以使開發(fā)者更容易地測試，確保耐用性。在建模過程中，自動代碼生成使工程師更容易持續(xù)驗證其理念和完成情況。
“所采用的實施方案越高級，就越能持續(xù)驗證，”Chris Washington說：“這是獲得最大好處的關(guān)鍵。”自動代碼生成的好處，會在設(shè)計和測試過程中一直保持下去。設(shè)計團隊希望節(jié)省時間，對創(chuàng)造成果再加工。能夠采用已經(jīng)考驗證明成效的測試，對于手動設(shè)計團隊非常重要。

“用自動編碼來證明效用，是非常容易的，”MathWorks的WensiJin說：“還能再次利用自己的測試案例，大大提高生產(chǎn)率。”

自動代碼生成能夠滿足的各種需求中，驗證軟件可靠性是非常重要的一項。消費者希望其壽命能夠遠(yuǎn)超其他消費類產(chǎn)品。在這個汽車開始決定乘客生死的時代，性能可靠有效的軟件，意義非常重要。“對于安全類系統(tǒng)，我們更關(guān)注驗證進程，而機器生成的代碼非常好用，”MathWork公司內(nèi)嵌應(yīng)用經(jīng)理Tom Erkkinen說。

自動代碼生成還有一個好處，就是使工程師團隊的工作更輕松，即使沒有在技術(shù)層面產(chǎn)生重大影響。它還能提供許多程序記錄，為開發(fā)商提供進程報告。“自動記錄能夠減少檢查的麻煩，”VectorCANtech公司Steve Traicoff說。