汽車功能的復雜性不斷增加，市場增長的主要驅動力是軟件創新，開發周期縮短以及頻繁的軟件更新（例如安全性、功能升級和快速變化的環境）是應對差異化必需的節奏。因此越來越多的測試和仿真工具被引入到Digital Car開發流程中，特別是結合虛擬化和SIL部署“數字孿生”模型和數據在環系統，Verification與Validation通過云端采集的數據流和“數字孿生”高度同步在一個驗證周期成為趨勢。在這些復雜的環境中，如何實現不同平臺、不同軟件組件、不同數據和模型之間的高效對接，成為整車E/E虛擬模型面臨的一個關鍵挑戰。

Vector面對行業發展趨勢積極貢獻自身力量，持續開發并開源整車E/E系統虛擬集成分布式軟總線中間件SIL Kit，旨在通過提供一種跨平臺、模塊化的解決方案，解決整車E/E平臺上不同軟件系統平臺間的通信和協作問題。通過其強大的功能，SIL Kit使得開發人員能夠實現不同硬件和軟件環境之間的無縫對接，大大提高開發效率和測試精度。

SIL Kit中間件功能特性

SIL Kit中間件的核心功能圍繞E/E仿真與虛擬化SIL高效的通信和系統控制設計，具備以下關鍵特性：

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跨平臺通信支持

SIL Kit支持多種汽車和非汽車應用場景的通信，包括虛擬CAN、LIN、Ethernet和FlexRay等協議。通過應用層的發布/訂閱機制和遠程過程調用（RPC），SIL Kit能夠實現不同平臺、不同系統間的數據交換和命令控制。

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時間同步與系統控制

SIL Kit提供同步虛擬時間的功能，支持不同仿真環境中時間的統一管理。通過協調初始化、啟動、停止和關閉等操作，SIL Kit確保所有參與的系統能夠在一個統一的時間框架內高效協作。

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健康監控與日志記錄

SIL Kit內建的健康監控系統能夠實時監測應用狀態，捕捉錯誤和警告信息，并通過分布式日志系統記錄這些信息。這樣一來，工程師能夠在開發和測試過程中及時發現并解決問題，確保系統穩定運行。

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與第三方工具的無縫對接

SIL Kit設計的一個重要目標是簡化與第三方工具（如仿真器、虛擬機和其他測試工具）的集成。通過豐富的適配器支持，SIL Kit能夠與各種硬件和軟件平臺進行對接，實現系統間的互操作性。

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系統可視化監控

SIL Kit同步提供基于網頁的看板插件SIL Kit Dashboard，提供系統當前網絡系統建立通信信息和歷史狀態，詳細展示系統是如何配置、潛在異常信息等。

應用場景

作為虛擬平臺仿真中間件，SIL Kit可廣泛應用于不同層次的ECU虛擬化測試和嵌入式系統開發，覆蓋從獨立軟件組件驗證到完整目標硬件仿真的多種場景。以下將詳細介紹應用層級測試、含基礎軟件在內的軟件系統測試、目標基礎軟件測試以及嵌入式/物理系統測試這四大典型應用場景，展示SIL Kit在各階段開發與測試中的卓越表現。

1.

Level 1 - 應用層軟件組件（SWC）測試

在Level 1場景中，SIL Kit主要用于測試沒有車載通信中間件（如BSW基礎軟件）的應用層軟件組件（SWC）。這類SWC通常不依賴于底層的基礎軟件，可以直接在宿主操作系統（如Windows或Linux）上進行編譯和執行。

可基于量產SWC實現，通常符合AUTOSAR或其他系統描述標準，定義系統接口。

無需BSW，SWC可以作為獨立的軟件單元進行開發和測試。

SWC通過SIL Kit直接進行接口測試，包括Sender/Receiver通信（使用SIL Kit的數據發布/訂閱機制）和Client/Server通信（通過SIL Kit的遠程過程調用RPC實現）。

SIL Kit在此場景下作為仿真中間件，通過虛擬化技術實現對SWC接口的測試。通過數據發布/訂閱和RPC，SIL Kit能夠高效地模擬系統行為，并確保SWC的各個接口能夠正常工作，而無需依賴復雜的硬件或基礎軟件支持。

2.

Level 3 – 完整協議棧級軟件測試

Level 3場景涉及到SWC與基礎軟件一起運行，這意味著SWC與底層的硬件抽象層（如MCAL驅動）以及其他基礎組件共同工作。這些組件通常在實際的汽車ECU上運行，進行復雜的硬件控制和管理。

SWC和BSW都是基于量產級實現，通常與硬件直接交互。

通過汽車網絡（如CAN、LIN、Ethernet、FlexRay）和GPIO（通用輸入輸出）接口進行數據交換。

BSW通過SIL Kit服務進行功能增強，如通過虛擬CAN、LIN等協議模擬網絡通信。

SIL Kit為此場景提供強大的虛擬網絡支持，如虛擬CAN和虛擬Ethernet，幫助開發者在沒有物理硬件的情況下進行全面的系統驗證。通過SIL Kit的虛擬化技術，開發者可以在本地計算機上模擬多個ECU的交互，并驗證SWC和BSW之間的通信和數據交換是否順暢無誤。

3.

Level 4 - 目標硬件和目標BSW層測試

Level 4場景涉及的是在目標硬件上運行的應用算法和基礎軟件，通常這些系統已經經過編譯，并轉化為針對特定硬件的二進制映像。這時，系統通過硬件仿真器或模擬器進行測試，以驗證其在真實運行環境中的表現。

算法和通信軟件已經編譯為二進制映像，部署到目標硬件上（如汽車ECU的實際硬件或其仿真版本）。

系統通過硬件仿真器或模擬器進行測試，仿真器提供虛擬的硬件環境，包括汽車網絡和GPIO接口。

仿真器與SIL Kit集成，通過虛擬總線和GPIO進行數據傳輸。

在此場景下，SIL Kit通過與仿真器的集成，為硬件仿真提供支持，確保算法和基礎軟件能夠在實際硬件環境中運行并進行測試。SIL Kit的虛擬時間同步和協同仿真能力，使得硬件和軟件的交互更加精確，開發人員能夠進行更加高效的聯合測試。

4.

嵌入式/物理系統測試

在嵌入式/物理系統測試場景中，SIL Kit用于測試與物理硬件接口直接交互的嵌入式系統。此類系統通常包含各種傳感器、執行器以及其他物理I/O設備。

嵌入式系統的軟件與物理硬件接口直接交互，涉及到傳感器、執行器等設備的數據交換。

需要在沒有完全依賴硬件的情況下，模擬和測試系統的功能。

SW接口通過SIL Kit的自動生成適配器代碼（SIL Adapter）進行連接，支持物理I/O和傳感器/執行器數據的發布/訂閱。

SIL Kit能夠通過自動生成的適配器代碼（SIL Adapter），將嵌入式系統的接口直接與SIL Kit進行連接，實現傳感器、執行器數據的模擬與測試。通過SIL Kit的數據發布/訂閱機制，系統能夠在虛擬環境中高效測試與物理硬件的交互，而不需要實際硬件的支持。這種虛擬化和仿真能力為開發人員提供巨大的便利，尤其在硬件資源緊張或者硬件尚未準備好時，能夠進行有效的功能驗證和調試。

面向整車E/E虛擬化模型開發，在仿真與虛擬化SIL系統中間件SIL Kit加持下，Vector持續開發SDV虛擬化工具鏈，在工程師熟悉的總線與HIL平臺CANoe上擴展增強各等級的虛擬化工具與方法論，以便更好地服務用戶構建“L1-L3-HIL”測試驗證技術路線。

多樣化的第三方工具對接與擴展生態

– 各類適配已經免費開源

為了滿足構建整車E/E虛擬化平臺開發和測試中多樣化的需求，SIL Kit通過一系列適配器與擴展工具，實現與第三方工具的深度集成。這些適配器覆蓋硬件仿真、虛擬網絡、汽車總線、動力學仿真、場景仿真、車聯網仿真、通用輸入輸出設備以及功能單元仿真等多個領域，為用戶提供靈活、高效的開發與測試支持，CANoe用戶無需開發可直接配置使用。

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SIL Kit Adapter for QEMU：硬件仿真集成

SIL Kit適配器支持與QEMU（一個開源的硬件仿真器和虛擬化平臺）的深度集成。這種方式使得開發者可以輕松將QEMU中運行的系統連接至SIL Kit環境中。通過該適配器，開發者可以：

創建并設置QEMU映像，搭建與真實硬件類似的虛擬環境。

在SIL Kit環境中運行仿真系統，實現虛擬與現實之間的數據交互。

利用示例應用進行通信驗證，測試仿真硬件與其他系統組件的協作能力。

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SIL Kit Adapter for TAP Devices：虛擬網絡接口集成

該適配器用于將SIL Kit連接至TAP設備，從而模擬虛擬網絡通信。開發者可以通過以下方式使用此適配器：

搭建TAP設備環境，模擬以太網通信。

在Linux或Windows環境中運行示例應用，實現虛擬網絡中的數據交換。

高效測試多節點網絡通信，為真實環境部署提供可靠保障。

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SIL Kit Adapter for Virtual CAN：虛擬CAN支持

SIL Kit還支持通過Virtual CAN（SocketCAN）與虛擬CAN網絡接口集成。這種適配器專為Linux環境設計，特別適用于汽車領域的通信測試：

模擬和測試基于CAN協議的車輛通信。

提供高精度的總線數據傳輸能力，支持開發者驗證多節點通信的可靠性。

可用于構建虛擬環境中的完整車輛網絡系統。

注意：由于WSL/WSL2內核不支持SocketCAN，該適配器僅限于Linux操作系統。

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SIL Kit Adapter for Generic Linux IO：通用Linux IO設備支持

該適配器擴展SIL Kit與通用Linux IO設備的對接能力，例如字符設備或GPIO芯片。通過這種方式，開發者可以：

構建通用的Linux開發環境，快速進行適配器開發。

使用SIL Kit發布/訂閱機制，測試與實際物理IO設備的交互能力。

在WSL/WSL2環境中支持Advalues和字符設備模式。注：GPIO模式需要自定義內核編譯。

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SIL Kit FMU Importer：FMU集成與仿真

SIL Kit FMU Importer是SIL Kit專為功能單元仿真（FMU，Functional Mockup Units）設計的擴展工具。該工具能夠：

將FMU導入SIL Kit，作為參與者與其他系統組件協作。

通過配置文件實現全自動的無用戶交互操作。

支持多個FMU單元同時運行，進行系統級的聯合仿真。

結語

SIL Kit作為高效、靈活、開源的整車E/E虛擬化與SIL“底座”中間件，憑借其強大的跨平臺通信能力、時間同步與系統控制功能，以及與第三方工具的無縫對接，已經成為嵌入式系統開發和汽車電子測試領域的核心技術之一。開源SIL Kit能為工程師提供高效、穩定、可靠的解決方案，幫助企業降低開發成本，縮短時間周期，同時提升系統的整體質量與穩定性。對于VDA倡導的汽車電子SIL架構，Vector已經提供包括云端部署的完整解決方案。仿真與虛擬化SIL系統中間件SIL Kit下載鏈接：https://github.com/vectorgrp/sil-kit