虛擬 ECU 在 ECU 開發和驗證中的重要性

虛擬 ECU（vECU）極大地改變了汽車行業的軟件開發與測試方式，通過在虛擬環境中仿真物理 ECU 的功能，vECU 加速了軟件開發和測試進程，大幅減少了對物理硬件的依賴。這使得軟件團隊即便在尚無實際硬件的開發初期也能啟動開發和測試工作。更重要的是，它能支撐軟件定義汽車（SDV）流程（如持續集成與持續部署），在整個軟件生命周期中均可利用 vECU，實現功能開發和漏洞修復的快速迭代。

因此，對于新思科技 Silver 這類軟件在環（SIL）工具而言，滿足行業最新需求至關重要，比如支持 FreeRTOS 等開源操作系統的虛擬化，這使客戶能夠在已知的熟悉的流程中使用 Silver 構建 vECU。Silver 工具極大簡化了創建基于 FreeRTOS 的 vECU 流程，實現了基于 FreeRTOS 的 vECU 的確定性執行和測試場景可復現。

FreeRTOS 在汽車 ECU 中的使用

數十年來，汽車軟件領域一直由 AUTOSAR Classic 標準主導，這是一項可靠但較為繁重的標準。但近年來，原始設備制造商（OEM）和供應商正越來越多地探究像 FreeRTOS 這樣的輕量級替代方案。這個曾被認為是微控制器或物聯網專用的系統，如今開始在汽車架構中逐漸廣泛被應用。

在 SDV 時代，OEM 不再單純依賴 AUTOSAR Classic 來開發實時專用 ECU。盡管 FreeRTOS 并非 AUTOSAR Classic 的等效替代品，但它為嵌入式設備開發者帶來了顯著價值。FreeRTOS 是一款輕量級開源實時操作系統（RTOS），特別適合對資源需求較低的應用。它基于 FreeRTOS 許可證發布，這是一種類似 MIT 的寬松許可證，且支持所有主流架構（Arm、RISC-V、MIPS、英特爾），使開發者在選擇合適的微控制器（MCU）和半導體供應商時具有很大的靈活性。例如，英飛凌也在其 MCU 入門套件中提供了 FreeRTOS 支持。

OEM 使用 FreeRTOS 的益處：

另一方面，FreeRTOS 并未提供現成的車規級中間件棧及相關工具。由于缺乏通信、診斷、系統狀態管理等關鍵中間件功能，OEM 開發者不得不另辟蹊徑，尋找個性化解決方案。因此，如今的 OEM 廠商嘗試基于 FreeRTOS 與 AUTOSAR Classic 模塊的混合解決方案也就不足為奇了。

事實上，這也帶來了一系列挑戰：

盡管 AUTOSAR 依舊是安全關鍵型 ECU 的主流解決方案，但 SAFERTOS2 也為在安全關鍵型系統中使用 FreeRTOS 提供了一種解決方案。

此外，我們正目睹市場向以下領域的明確轉型：

基于微服務的架構

區域控制器

軟件定義汽車

這些概念需要模塊化、可擴展的軟件予以支持，而在諸多領域，AUTOSAR Classic 顯得過于僵化且資源占用過高。FreeRTOS 正在填補這一空白，不斷獲得更多市場份額。

新思科技在基于 FreeRTOS 控制器 SIL 仿真驗證方案的領先地位

一直以來，新思科技 Silver 始終致力于提供與軟件棧及框架無關的仿真解決方案。如今，這一努力使得客戶能夠使用同等成熟的仿真能力與專業技術，探索和應用諸如 FreeRTOS/SAFERTOS 等用于汽車軟件開發的新方法。Silver 提供了一套全面的車規級開發驗證環境（同樣適用于基于RTOS的ECU），其特性包括：

vECU 創建及與廣泛協同仿真和第三方工具生態的集成，實現基于汽車標準的閉環、多節點驗證與確認

仿真時間與主機系統時間解耦，確定性的任務調度，確保仿真結果可復現

支持單核與多核仿真，實現逼真的模擬運行

提供仿真運行直觀的交互性激勵、測量與調試操作功能

具備交互式 UI 與無圖形界面的仿真執行能力

支持 Windows 與 Linux 系統

等等

上述特性遠超其他 RTOS 模擬器功能，其他 RTOS 仿真器顯然難以滿足汽車軟件開發與測試團隊及其供應鏈的需求。

新思科技的解決方案不僅有助于提前產品量產（SOP）時間，還能推動前文所述的技術評估與決策過程“左移”。例如，可將資源密集型的 AUTOSAR Classic 軟件組件移植到基于輕量級 RTOS 且運行于獨立核的軟件棧上。

以下視頻展示了如何調試如下 Silver vECU 分布運行在 2 個核上：一個核運行基于 FreeRTOS 的車載充電組件，另外一個核運行基于 MICROSAR 的電池管理系統。

結語

綜上，本文概述的一系列高級功能使得這套 vECU 解決方案成為汽車軟件開發和驗證領域的變革性工具，其強大的集成能力、確定性仿真、多核仿真及靈活的運行時選項，助力工程團隊加快產品開發進度，并在項目早期做出明智的技術決策。憑借對行業標準的支持和跨平臺兼容性，它超越了傳統的實時操作系統（RTOS）模擬器，成為現代汽車軟件項目不可或缺的利器。