汽車軟件開發(fā)的下一個階段是什么樣的？

近幾年，汽車行業(yè)一直朝著軟件定義汽車發(fā)展，更多的特性和功能主要通過軟件實現(xiàn)，這些軟件可以快速、輕松的進行遠程更新。

當前一輛車上的代碼量達到數(shù)以千萬計，但是在車輛網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛、用戶體驗方面還僅僅是初級階段，這其中每項創(chuàng)新都需要復雜的軟件來支撐。

確保開發(fā)人員擁有更好的工具、流程和結構來高效地創(chuàng)建、測試和更新軟件，這是整個行業(yè)的首要任務。

答案在于持續(xù)集成和持續(xù)部署 （CI/CD），但平臺必須具有足夠強大的云原生開發(fā)和編譯環(huán)境，以實現(xiàn)實時、全球協(xié)作并執(zhí)行嚴格、廣泛的測試 汽車應用。

1.一個更好的方法

隨著軟件將車輛的安全性、舒適性和便利性提升到新的水平，開發(fā)人員現(xiàn)在需要比傳統(tǒng)系統(tǒng)更現(xiàn)代、更強大的軟件開發(fā)環(huán)境。

過去，軟件開發(fā)遵循僵化、緩慢的瀑布方法，并使用高度分散的工具鏈。開發(fā)將經(jīng)歷離散的階段，每個階段都在下一個階段開始之前完成。許多開發(fā)過程是手動的，從工具鏈的一個部分到下一個部分的切換也是如此。以這種方法一版軟件需要六到八個月的時間的開發(fā)時間。

如今，汽車領域的軟件越來越從硬件中抽象出來，開發(fā)人員有機會利用這種架構轉變，他們可以使用敏捷和DevOps 方法按自己的時間表來更新軟件，并且不受硬件更改或其他物理更新的影響。這種方法提供了前所未有的速度、可擴展性、質(zhì)量和安全水平。

在持續(xù)集成 （CI） 中，構建軟件的工作是自動化的，軟件生產(chǎn)的所有步驟都包含在 CI 鏈中，因為一個部分的輸出成為下一個部分的輸入。持續(xù)部署 （CD） 是在現(xiàn)場自動部署新版本軟件。CI/CD 以及連續(xù)測試 （CT） 現(xiàn)在可以在汽車中進行，但測試新的高級應用程序在汽車行業(yè)提出了一個獨特的問題，因為測試需要在物理車輛上或在試驗臺上進行復雜的模擬測試。

理想的方法是通過基于云的集中式平臺消除開發(fā)和測試過程中的瓶頸，使開發(fā)人員能夠在位于世界任何測試中心的相關測試臺上執(zhí)行任何測試。這些測試可以將軟件在環(huán) （SIL）、硬件在環(huán) （HIL） 甚至車輛在環(huán) （VIL） 置于更真實的測試中。這種方法允許使用全球資源來應對當今最嚴峻的挑戰(zhàn)所需的規(guī)模。

02.傳統(tǒng)方法的問題

當開發(fā)人員每天編寫數(shù)百萬行代碼時，傳統(tǒng)的開發(fā)、測試、集成和部署軟件的方法是不可持續(xù)的。對HIL測試的需求意味著，由于在CI期間代碼更改已經(jīng)集成到軟件中，CI系統(tǒng)必須在物理上位于HIL工作臺的旁邊。這種方法有許多缺點：

1.單個構建可能需要數(shù)小時，而它需要在幾分鐘或更短的時間內(nèi)完成。這是影響上市速度和質(zhì)量的一個重大瓶頸，因為更長的構建通常會導致執(zhí)行自動化測試的時間更少。當構建時間過長時，它會消耗寶貴的時間，這些時間可以更好地用于額外的測試或功能開發(fā)。

2.如果沒有普遍接受的軟件方法，影子 IT 不可避免地會出現(xiàn)，這意味著開發(fā)人員有時會使用自己喜歡的工具。這不僅會造成效率低下，而且還可能成為安全風險，因為 IT 缺乏對開發(fā)過程的可見性。當開發(fā)人員使用不同的工具集時，他們更難與客戶或彼此協(xié)作。

3.為同一軟件項目貢獻的CI鏈已經(jīng)分布在世界各地的多個技術中心，每個中心都有自己的HIL測試臺。如果沒有標準的方法，企業(yè)就無法在云中進行開發(fā)，也無法實現(xiàn)全球標準化所帶來的一致性和可重復性。

4.隨著多個團隊甚至供應商為當今的移動軟件產(chǎn)品做出貢獻，集成點的增加推動了質(zhì)量、交付和時間問題的增加。最佳實踐是盡早且經(jīng)常地集成代碼，但傳統(tǒng)方法在開發(fā)過程中創(chuàng)建了不靈活的閘，導致在下一個合并門之前無法測試的問題。這會導致整個項目出現(xiàn)不必要的延誤。

03.云端

由于車輛是生命安全系統(tǒng)，汽車公司長期以來一直采用以需求為中心的方法來設計和測試它們。他們根據(jù)一系列的要求來驗證系統(tǒng)，以確保安全和法律方面的考慮得到了適當?shù)慕鉀Q，事實上，行業(yè)的ISO 26262功能安全標準導致了需要測試功能的每一個需求。簡而言之，制造商必須證明他們的解決方案在第一天就符合規(guī)格，并且在發(fā)布后的每次更新中，他們必須確保所有昨天能用的東西今天仍然能用。

在過去的 10 年里，汽車行業(yè)應用中的軟件需求數(shù)量已從數(shù)百增長到數(shù)萬。其中許多要求必須使用運行在與車輛相同的電子控制單元 （ECU） 硬件上的嵌入式軟件進行測試。測試還必須實時執(zhí)行，以確保響應時間是可預測的，這意味著每個測試平均需要幾分鐘。最重要的是，軟件通常分布在多個 ECU、傳感器和其他設備上，并且由不同公司的同等分布的團隊開發(fā)。

這些因素導致公司在多個地點使用多個CI鏈，都有自己的HIL測試平臺，并且都為同一個項目做出貢獻。

更好的方法是為每個程序創(chuàng)建一個單一的、統(tǒng)一的工具鏈。這個工具鏈應該是基于云的，并且可以在全球范圍內(nèi)使用。而且應該有一種機制來快速和輕松地部署新的工具鏈。

基于云的工具鏈具有可伸縮性，可以確保CI構建時間不會成為瓶頸，這一點很重要，因為瓶頸會壓縮可用的測試時間，并可能導致軟件延遲發(fā)布。

使用基于云的方法，開發(fā)是順暢的，因為代碼更新在開發(fā)團隊之間共享，因此每個人都在同一頁面上了解項目的狀態(tài)。這可以提高自動化、遠程故障排除、快速反饋、明確的團隊分配和明確的產(chǎn)品所有權。

使用基于云的CI意味著開發(fā)團隊創(chuàng)建的新代碼可以自動集成到代碼庫中，而使用OTA更新的基于云的CD可以確保成功構建的代碼自動部署到測試或生產(chǎn)環(huán)境中，無論它們在哪里。如果處理得當，云方法還可以在整個過程中構建安全性，包括災難恢復。而且，托管在云中的集中式基礎設施允許使用單一的管理視圖來查看所有這些高度安全和彈性的CI鏈。

此外，靈活性允許開發(fā)人員在開發(fā)周期的后期改進產(chǎn)品。開發(fā)人員可以在前一年定義需求，對它們進行測試，從而構建更接近消費者期望的系統(tǒng)，而不是今天決定消費者在幾年內(nèi)想要什么。

然后，他們可以在未來幾年根據(jù)需要部署 OTA 軟件更新，從而降低保修成本并確保軟件繼續(xù)滿足消費者的期望。

04.測試

在汽車工業(yè)中，為了確保軟件在各種駕駛條件下都能正常工作，試駕可能需要數(shù)十萬英里。

仿真程序使軟件供應商能夠降低成本，同時提供靈活性和可重復性。此外，通過模擬可以在復雜解決方案的開發(fā)過程中測試代碼片段或組件，而不是等待整個產(chǎn)品完成然后進行測試，然后返回并進行修復，重復測試和修復。

借助仿真技術，結合 SIL 或 HIL，可以測試和驗證日常構建。并且多線程 SIL 或 HIL 可以同時進行多個測試而不是順序進行，這也節(jié)省了時間并提高了效率。

SIL 測試完全在軟件生成的建模環(huán)境中進行。SIL 測試的優(yōu)點是不需要特殊硬件（幾乎可以在任何筆記本電腦或其他計算平臺上進行），并且最適合在早期階段測試設計。

在HIL測試中，系統(tǒng)會模擬車輛和ECU的環(huán)境輸入，使其誤以為與真實車輛相連。HIL工作臺包含所有相關的車輛組件。模擬器向實際的攝像機和雷達系統(tǒng)提供輸入信號，然后向被測系統(tǒng)發(fā)送信號，以查看系統(tǒng)是否對輸入信號作出正確響應。

例如，測試腳本可以創(chuàng)建一個場景，在這個場景中，一輛在雨中以60km/h的速度繞著彎道行駛的汽車在路上遇到一個未知的物體，或者一輛迎面駛來的汽車在中線上急轉彎。連接在HIL試驗臺上的攝像機和雷達將圖像發(fā)送到ECU，被測系統(tǒng)必須實時處理這些數(shù)據(jù)，并決定采取何種行動。

模擬還允許測試人員快速測試罕見或潛在危險的用例。通常為了嘗試重現(xiàn)特定的駕駛條件或部件問題，不得不駕駛數(shù)百公里。模擬允許按需測試，通過重新模擬特別具有挑戰(zhàn)性的場景來顯示不同版本的軟件如何對相同的輸入做出反應。

05.基于云的CI/CD/CT的優(yōu)勢

持續(xù)測試（來源APTIV）

基于開放標準和敏捷軟件開發(fā)原則的全球集成云原生架構消除了傳統(tǒng)瓶頸，并為汽車行業(yè)開發(fā)先進軟件的公司帶來了關鍵優(yōu)勢。這些包括 ：

性能： 基于云的、全球可用的體系結構可以在世界任何地方遠程控制測試平臺。這增加了可擴展性和靈活性。

速度：自動化可以將構建時間縮短多達 80%。公司可以通過基于容器的架構和代碼合并的方法來消除瓶頸。他們可以僅重建和測試更改的部分，從而將部署速度提高 60%。

聯(lián)合開發(fā)：當多個合作伙伴實時測試彼此的代碼時，開發(fā)人員都可以在合作伙伴提交代碼的同一天進行集成、測試和問題修復。其結果是為 OEM 提供快速、高質(zhì)量、低風險的復雜軟件功能，在成本效益、維護和后期迭代上也具有明顯優(yōu)勢。

質(zhì)量： 與遠程SIL/ HIL測試平臺的完全集成可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，因為開發(fā)人員可以在任何地方進行測試，并且并行進行無限的測試。

透明度：整個團隊可以全面了解所有軟件開發(fā)鏈的最新狀態(tài)，無論程序大小、復雜性或修改的內(nèi)容。CI最佳實踐可以得到實施和支持，并且可以在提前識別出問題。這也極大地簡化了安全策略的執(zhí)行。

審核編輯 ：李倩