上(shang)海2015年(nian)10月28日電 /美通社(she)/ -- 電子設計自動化技(ji)術的(de)領導廠商 Mentor Graphics近日發布一份題為《汽車(che)系統設計的(de)整體(ti)解決方(fang)案》的(de)研究(jiu)報告。中(zhong)文版(ban)的(de)報告全文可(ke)在 Mentor Graphics 的(de)官方(fang)網站(zhan)閱讀和下載：。
正文：
摘要
介紹了一種使用標(biao)準化的(de)(de)(de)、分等級(ji)的(de)(de)(de)功能作為一個(ge)單(dan)一的(de)(de)(de)層級(ji)來描述電(dian)氣、電(dian)子和(he)軟(ruan)件內容的(de)(de)(de)車輛系統設(she)計方法。然后在(zai)一個(ge)合成過(guo)程中生成特定(ding)域的(de)(de)(de)執(zhi)行(xing)層級(ji)，并使用適當指標(biao)進(jin)行(xing)評估。重點是快速的(de)(de)(de)迭代優化和(he)對(dui)跨(kua)域架構的(de)(de)(de)評估和(he)驗證(zheng)。
基于功能的系統工程
用功能性方法來介紹和開發系統架構通常是基于如 EAST-ADL 或 SysML 等 UML （統一建模語言）衍生的特定域的語言。同時，用各種形式和抽象層級（例如功能、活動、序列和/或狀態圖）來介紹將要被開發的系統的技術內容（組件），然后為了執(zhi)行(xing)進行(xing)適(shi)當(dang)的映射。
使用這種方法需要做大量的工作，不太適用于架構評估，更適用于詳細的歸檔。事實上，為了能夠對整體系統架構進行有意義的技術和財務評估，必須非常詳細地明確每個單個層級直到到達足夠程度的細節。在隨后的映射中，工作量會按細節程度的平方數增加：例如，在單個層級中(zhong)的工(gong)件數量。
如果計算相應的(de)指標不夠(gou)敏捷，就(jiu)(jiu)無法及時地對(dui)功能(neng)分(fen)配的(de)變化進行評(ping)價，也就(jiu)(jiu)無法為每個(ge)單個(ge)的(de)將要被評(ping)價的(de)選擇(ze)提供真正(zheng)有意義(yi)的(de)結果，例如一個(ge)具體控(kong)制單元的(de)軟件組(zu)件。
總體而(er)言，這極大地(di)影響了架(jia)構的研究(jiu)。在(zai)某些情況下提供(gong)必要的數據和計(ji)算想要的指標所(suo)需(xu)要的時(shi)間可能比整個項目原計(ji)劃的時(shi)間還要多！
功能模型
介紹的(de)另一種方法使用了在一個單一層級上結合了標準化的、分等級的功能模型來描述系統架構的技術內容。標準化的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)模型(xing)(xing)指可從它們(men)最終作為硬件(jian)(jian)、驅(qu)動器(qi)和軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)組件(jian)(jian)執行中分離出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)個(ge)(ge)功能(neng)。不(bu)再在多個(ge)(ge)（在某些(xie)情況下是多余的(de)(de)(de)(de)(de)）層級上(shang)分發模型(xing)(xing)，取而(er)(er)代之的(de)(de)(de)(de)(de)是單(dan)個(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)特定域的(de)(de)(de)(de)(de)描(miao)述可以(yi)與(yu)一個(ge)(ge)單(dan)個(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)抽象結(jie)合，從而(er)(er)消除(chu)了冗(rong)長的(de)(de)(de)(de)(de)映(ying)射過(guo)(guo)程(cheng)。通過(guo)(guo)可以(yi)被標準化（變成軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)、電氣或總線信號）的(de)(de)(de)(de)(de)信號實現單(dan)個(ge)(ge)功能(neng)間的(de)(de)(de)(de)(de)通信。所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)工件(jian)(jian)都(dou)可以(yi)與(yu)一組來自詳細(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)項/變型(xing)(xing)模型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)則有(you)關。硬件(jian)(jian)、軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)和電子&網(wang)絡通信的(de)(de)(de)(de)(de)組件(jian)(jian)模型(xing)(xing)可以(yi)因此而(er)(er)集成在一起，并且使用設計規(gui)則檢查（DRC）來同時檢查和驗證他們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)語義依(yi)賴關系。
通過這種方式可以早在功能抽象層級捕獲下游執行域（硬件、軟件、網絡和電氣）的技術、變型推動的內(nei)容，并(bing)在所有(you)變型中驗證該內(nei)容。
為了說明這種方法，圖3展示了許多功能塊。軟件功能(SW)、驅動器組件(D)，傳感器(S)和執行器 (A)在一個單個的抽象層級被描述和顯示。功能間的信號根據它們需要執行的顏色顯示：紅色(SW)、綠色（PCB上的電子信號）、橙色（線束上的電子信號）和藍色（網絡上的信號）。
在圖4中，單(dan)個類型(xing)的分(fen)配(pei)與下(xia)游平臺的執行要求一致。如(ru)果(guo)一個功能是屬于軟件類的，這意味(wei)著該(gai)功能在平臺上在下(xia)游分(fen)配(pei)中被視(shi)為SW組件：它(ta)應被分(fen)配(pei)到控制單(dan)元，而(er)不(bu)是一個單(dan)純的電(dian)氣(qi)組件。注意，一些(xie)功能和信息是可(ke)選(xuan)的，與選(xuan)項(xiang)/變型(xing)模型(xing)呼應。
功能可以按等級組織，功能信號既可以參考它們的原始功能（如果從外部功能設計開始），也可以通過(guo)一個信(xin)號(hao)庫(ku)進(jin)行跨平臺和項目(mu)使用。
邏輯平臺
如果功能設計被如上所述所捕捉，那么就可以自動創建下游執行（硬件和軟件、串行總線系統和電氣分布），并且總是(shi)會尊重選項/變型的關系。
要做到這一點，首先定義一個邏輯平臺。這可以由一個3D模型以物理拓撲的形式得到，但是也可以從一個抽象的邏輯網絡拓撲開始。通過向一個選項/變型模型分配單個功能組件，邏輯平臺可以包括（以汽車工程為例）一輛單個的車、一系列的車或一個汽車平臺所有可能存在的衍生物，包括軟件、電氣系統、網絡和硬件的變化形式。同樣的原則也適用于卡車、越野車車輛、飛機和復雜的機電設備，如工業打印機和醫療設備。甚至，一個像防空系統(tong)這(zhe)類經過擴展(zhan)的系統(tong)也可以(yi)用這(zhe)種方(fang)式建模。
平臺的單個節點作為資源被標準化：電子控制單元(ECU)或線路可更換單元(LRU)、電氣總成、電力或接地導體。它們可以通過電氣或總線系統（CAN、LIN、Flexray、Ethernet（以太網）、ARINC 429等），或通過光學或電波連接耦合。這些通信通路被稱為載體。
合成
功(gong)能(neng)(neng)隨后被分配到邏(luo)輯平(ping)臺中(zhong)。這可以手動或(huo)利用(yong)規則自動完成。執行的(de)過程中(zhong)將按功(gong)能(neng)(neng)的(de)類(lei)型詢問(wen)功(gong)能(neng)(neng)。例如(ru)，從(cong) SW 類(lei)型中(zhong)創建一個軟(ruan)件(jian)組件(jian)，然后被分配到控制單元(yuan)。功(gong)能(neng)(neng)之間傳(chuan)遞的(de)信(xin)號(hao)將在邏(luo)輯平(ping)臺上分為軟(ruan)件(jian)、電氣或(huo)網絡信(xin)號(hao)向載(zai)體(ti)分配。
由此產生的(de)合(he)成是(shi)集成地執行功(gong)能(neng)描述的(de)四類域（硬件(jian)、軟件(jian)、網絡通信(xin)和電氣）。利用(yong)設(she)計(ji)規則檢查(cha)、任何必要警告或生成的(de)錯誤消息來(lai)實時分析語(yu)義(yi)的(de)一致性。
指標
技(ji)術評(ping)估指標(biao)早(zao)在合(he)成過程(cheng)中就可以計算。可以通過設定(ding)讓這些(xie)指標(biao)顯示各(ge)種信息。例(li)如，對于多路傳輸網絡而言(yan)有意義的(de)指標(biao)包括(kuo)負荷(he)、容錯和(he)(he)開銷。電氣域的(de)指標(biao)包括(kuo)電線(xian)、焊接(jie)點和(he)(he)連接(jie)器數量、電線(xian)長度、線(xian)束直徑。控(kong)制單(dan)(dan)元的(de)指標(biao)包括(kuo)設備(bei)重量、CPU負荷(he)、RAM、ROM、FLASH/EEPROM 的(de)要求、印(yin)刷(shua)電路板(PCB)面積和(he)(he)單(dan)(dan)位體(ti)積功(gong)率，和(he)(he)熱耗散。按與功(gong)能、資源和(he)(he)載體(ti)有關的(de)參數計算指標(biao)：往往可以從先前的(de)執(zhi)行(xing)中詳細了(le)解這些(xie)參數。
如(ru)果(guo)(guo)一(yi)個(ge)值大于一(yi)個(ge)特(te)定的水平(ping)，例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)(guo)預測(ce)內存的要求超出(chu)微(wei)處理器提出(chu)的預算(suan)，這一(yi)情況將通過設計規則檢查發(fa)送警報或(huo)直接發(fa)布到平(ping)臺(tai)架構(gou)師的圖形顯示器上。這幫助工程師保證設計的可行性。
而(er)且(qie)可以(yi)計算(suan)的不僅僅是技術指標(biao)。通過(guo)擴(kuo)展計算(suan)，還可以(yi)計算(suan)成本、重量、富余、可靠性或再(zai)利用等這類項(xiang)目目標(biao)。
評價和優化
因為使用這(zhe)(zhe)些指標進(jin)行評價是(shi)實(shi)時(shi)完成的(de)，即當做出(chu)設計(ji)決(jue)定或改(gai)變(bian)時(shi)，這(zhe)(zhe)一過程(cheng)與評估替代執行（架構）或者(zhe)實(shi)際修改(gai)功能內容非常(chang)匹配。指標立即反(fan)映出(chu)這(zhe)(zhe)些變(bian)化，并(bing)且隨后(hou)可(ke)以進(jin)行替代策略(lve)的(de)研(yan)究。
因此可(ke)以迭代和(he)交互地解決優(you)化(hua)功能分區、電(dian)氣優(you)化(hua)、成本和(he)運(yun)行時間優(you)化(hua)問題。
經過最后的(de)(de)(de)評(ping)價，邏輯平臺合成的(de)(de)(de)結(jie)果以每個特定域的(de)(de)(de)形式（如ARXML、FIBEX或 KBL）被(bei)輸送到下(xia)游(you)詳細的(de)(de)(de)設(she)計(ji)過程(cheng)中。架(jia)構研究(jiu)階(jie)段的(de)(de)(de)結(jie)果可(ke)以被(bei)重新用作未來平臺的(de)(de)(de)執行建議(yi)。在一(yi)個集成設(she)計(ji)環(huan)境中，數據當(dang)然可(ke)以直(zhi)接被(bei)傳遞給相應的(de)(de)(de)應用程(cheng)序(xu)。
總結
介紹的方法在一個(ge)單一層(ceng)級上使用了功能抽象(xiang)來(lai)整合不同的(de)電(dian)(dian)子(zi)/電(dian)(dian)氣域(yu)。這(zhe)反過來(lai)允許對執行其它方案進(jin)行快(kuai)速評估，同時為(wei)詳細設(she)計準備數據。
因(yin)為(wei)對技術(shu)工作和知(zhi)識的(de)(de)(de)(de)要(yao)求較(jiao)高，現有基于(yu)UML或類似(si)SysML元(yuan)模型的(de)(de)(de)(de)方法對于(yu)這樣的(de)(de)(de)(de)架(jia)構評估與驗證不太適用。相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)復雜(za)性(xing)導致在可用的(de)(de)(de)(de)時間內幾乎沒有可能(neng)提供綜合評價所需的(de)(de)(de)(de)充分或必要(yao)的(de)(de)(de)(de)細節。
所(suo)描述的原則(ze)的商業軟件可在 Mentor Automotive Capital® 產品套件中找到(dao)。
相比之下，所(suo)描述的方法使用(yong)了一個功能抽象，其中執(zhi)行相關的數(shu)據和(he)工件(jian)整合(he)入了標準化的功能模型(xing)中，而不是(shi)將它們(men)分(fen)布到(dao)不同的（多數(shu)情(qing)況下是(shi)多余的）級(ji)層上。
早(zao)在自(zi)動向邏輯平(ping)臺分配時，該模型可(ke)以被反復地驗證執(zhi)行可(ke)行性和(he)得到相應的(de)技術和(he)商業(ye)指標的(de)維護。架構(gou)過程的(de)結果也(ye)是(shi)對軟件、網絡、電氣系統和(he)硬件的(de)下游開發過程的(de)執(zhi)行建議。更(geng)多信息請(qing)訪問 。
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