通過與Enclustra公司合作，MicroNova公司在為汽車環境和其他市場的電子控制單元（ECU）開發最先進的硬件在環（HiL）測試系統方面一直處于領先地位。除了高質量、高可靠性和高性能之外，Enclustra設備系列的外形尺寸兼容性也被證明是降低成本、減少工作量和縮短時間的關鍵所在。

MicroNova介紹

MicroNova公司總部位于德國，旗下的NovaCarts品牌專門對電子控制單元（ECU）開發HiL測試系統。該公司在汽車環境和其他行業擁有超過35年的服務經驗，其用于電動汽車和其他電動交通應用的ECU測試解決方案是市場上最先進的解決方案之一。通過確保人與機器之間的無縫信息交流，公司的400名技術精湛的技術專家正在塑造未來的交通方式。MicroNova使用 Enclustra模塊化系統 (SoM) 組件來提高其模塊化NovaCarts HiL測試系統的可擴展性和性能。

NovaCarts Component Test Rack (CTR)

NovaCarts 元件測試機架 (CTR)

虛擬化車輛進行HiL測試可在所有組件完成之前對他們的ECUs進行驗證，從而縮短新車推向市場所需的時間。此外，它還允許汽車原始設備制造商全面模擬各種可以想象到的情況，甚至是那些駕駛實體車輛超出其運行規范的情況，從而降低成本和風險。如果個別ECUs未能通過持續數天的測試，則可以診斷出錯誤的根本原因，并且對ECU固件進行修正和重新驗證后再集成到車輛中。

MicroNova的HiL測試系統可加快對控制現代豪華汽車的多達100個ECU 的測試和驗證。這些系統通過創建車輛及其環境的虛擬復制品，模擬由3000 至4000個傳感器和執行器組成的信號和狀態。這些信號包括簡單的模擬和數字信號，也包括復雜的脈寬調制（PWM）信號和高速傳感器協議。同時，它們還運行動態模型來模擬車輛的電機、電池和周圍物理環境（如路況）等一切。

由于它們與實際車輛及其環境具有極高的保真度，因此測試工程師可以使用 MicroNova系統將車輛ECU直接集成到其提供的模擬硬件和軟件環境中，從而全面驗證車輛ECU的正常運行和故障模式。在最佳情況下，ECU應該無法識別它們是連接到測試系統還是真實車輛。

客戶面臨的挑戰

模擬車輛的所有控制單元、軟件和硬件功能，以及與環境并行的電子設備，并通過SPI 以MHz級零延遲輸出數據，這超出了當今標準微控制器和軟件的容量和處理能力。因此，MicroNova一直在尋找一種替代解決方案，既能滿足延遲和精度方面的挑戰性要求，又能進行定制，以應對各種高度特定的任務。MicroNova決定使用基于Enclustra FPGA SoM的解決方案來解決所有難題。

現代豪華汽車的計算復雜性不斷提高，這對MicroNova用于測試和驗證控制這些汽車的ECU的解決方案提出了更高的技術要求。為了精確復制車輛及其物理環境，使其與模擬的真實系統無異，他們的測試系統需要不斷跟上技術的高速演進。

MicroNova NovaCarts測試臺的龐大規模增加了額外的挑戰。由于它們可以包含多達數千個I/O，要使所有SoM模塊順利協同運行，就必須開發一個上層軟件架構。此外，由于他們的測試解決方案被設計為長期使用的產品，MicroNova需要一個面向未來的解決方案，不僅能為客戶提供購買時所需的高性能I/O板，還能讓他們容易地對硬件進行擴展，以滿足不斷演進的技術環境。

解決方案

MicroNova在評估了自行開發芯片解決方案的成本和工作量后，決定從外部采購FPGA，用于驅動構成其解決方案的I/O板，從而使開發人員能夠專注于核心業務。最終，他們選擇了Enclustra基于FPGA的系統模塊組件（SoM）作為解決方案的核心，因為這些組件具有高性能和靈活性。

NovaCarts Cell Simulation Board (NC-BEB1000)

NovaCarts 單元模擬板 (NC-BEB1000)

同一系列模塊的外形尺寸兼容性提供了所需的可擴展性，而無需花費成本和時間從頭開始重新設計解決方案。此外，開箱即用的標準接口（如以太網）簡化了解決方案的開發。

最初，MicroNova的設計基于Enclustra的Mars ZX3 Xilinx Zynq 7020 All Programmable SoC模塊。隨后，他們將設計升級到Mars XU3 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC模塊，從而輕松提升了性能和容量。目前，他們正在將其設計遷移到Mercury SoM系列，以滿足新興需求。

火星Mars XU3核心板上視圖

Franz Dengler

Seniorexperte Software und Systeme Hardware in the Loop

"Enclustra設備系列的外形尺寸兼容性使我們能夠輕松地擴大和縮小解決方案的規模，而無需進行大量的開發工作"。

成果

MicroNova使用Enclustra的模塊化系統解決方案為輸入/輸出（I/O）板提供核心技術已有8年時間，他們利用這些板組裝了HiL測試系統。如今，MicroNova的NovaCarts解決方案中使用的每塊I/O板都以Enclustra SoM為核心，該解決方案可為客戶提供多達數千個I/O的可擴展測試系統。基于Enclustra Marx ZX3和Mars XU3 SoM的開發經驗，MicroNova目前正在開發使用Mercury模塊系列的下一代I/O板。

該公司的產品組合目前包括約15塊獨立的I/O板，采用Enclustra基于FPGA的系統模塊組件，這些組件經過優化，可模擬特定類型的功能。他們的大型測試系統由40至50塊I/O板組成，如下方框圖所示。

通信架構基于以太網，實時運行。操作員PC控制著實時計算機，模擬模型在計算機上實時運行。實時計算機從ECU執行器讀取數據，并將模擬傳感器的數值寫入IO板。精確度可達一毫秒。

Franz Dengler

Seniorexperte Software und Systeme Hardware in the Loop

"盡管面臨芯片危機帶來的挑戰，Enclustra 在我們的解決方案開發過程中一直是非常可靠的合作伙伴。當我們遇到問題時，他們總能提供支持，不論是在業務方面，還是在技術方面，以實現我們的目標"。