作者 | Zhang

小編 | Crystal

引言

在汽車電子電氣架構(gòu)向中央集中化演進的背景下，區(qū)域控制器（ZCU）作為整車智能化的核心樞紐，承擔(dān)著連接中央計算單元與執(zhí)行器/傳感器的關(guān)鍵角色。其功能覆蓋配電管理、I/O控制、網(wǎng)絡(luò)通信及區(qū)域算力分配等，直接影響車輛的安全性、實時性與擴展性。

然而，隨著ZCU功能的復(fù)雜化與多域協(xié)同需求的提升，測試環(huán)節(jié)面臨功能接口增加、跨域交互耦合復(fù)雜、OTA技術(shù)以及SOA架構(gòu)引入等帶來的全新挑戰(zhàn)。

在本文中，我們將深入對ZCU功能、發(fā)展及測試趨勢進行分析，系統(tǒng)性講解從研發(fā)端的軟件級測試（MiL/SiL/PiL）到驗證端的單部件-系統(tǒng)級-整車級測試，以及如何建立一體化的測試解決方案，旨在幫助OEM和Tier1梳理完整測試流程，加速產(chǎn)品迭代。

ZCU測試分析

ZCU一般是指以車身控制為基礎(chǔ)，融合熱管理、整車控制、底盤、智能配電等綜合技術(shù)的控制器。由分布式架構(gòu)下的BCM，發(fā)展為域集中式架構(gòu)下的BDC/CEM，再到如今中央集中式架構(gòu)下的ZCU/VIU。ZCU的出現(xiàn)其實是汽車E/E架構(gòu)變革下的必然趨勢。

同時在發(fā)展過程中，ZCU功能也是愈加復(fù)雜，特點表現(xiàn)為：

1

功能整合

? 與域控制器配合，接收域控制器的指令，實現(xiàn)域控制器的功能落地，為域控提供信息用以決策

? 與嵌入式系統(tǒng)控制器及傳感器/執(zhí)行器交互，下達指令并收集/處理信息

? 所處區(qū)域的邏輯功能實現(xiàn)，如電源控制、燈控、鎖控、門控、身份認證、胎壓監(jiān)測、數(shù)字鑰匙、VCU、TMS、底盤等功能安全及實時性要求高的系統(tǒng)

2

多種類通信端口

CAN/CAN FD、LIN、車載以太網(wǎng)(100/1000BASE-T1/MultiG BASE-T1/10BASE-T1S(支持TSN))、A2B

3

大量I/O通道

管理上百個傳感器與執(zhí)行器信號，典型為300左右針腳

4

能量管理深度優(yōu)化

? 智能配電（e-fuse）技術(shù)應(yīng)用

? 48V系統(tǒng)適配，兼容12V/48V系統(tǒng)，實現(xiàn)跨電壓域設(shè)備協(xié)同

那么，ZCU的測試范疇有哪些呢？

以下是針對ZCU開發(fā)的不同階段下對應(yīng)的不同測試層級劃分：

當前ZCU技術(shù)發(fā)展日新月異，帶來的測試也是不斷變化，總體測試趨勢上呈現(xiàn)功能迭代不斷加速，測試場景愈加復(fù)雜，需要通過測試前移提高測試效率以及縮短開發(fā)周期。

1

功能變更頻率高

? 一成不變/很少改變 到 功能愈加豐富

? OTA技術(shù)加持，功能迭代

2

測試壓力倍增

功能融合、場景變復(fù)雜、SOA架構(gòu)的引入，倒逼測試體系從“功能驗證”向“服務(wù)生態(tài)驗證”升級，技術(shù)門檻與復(fù)雜度顯著提升

3

測試解決方案升級

? 根據(jù)投入產(chǎn)出和測試場景選擇測試方式：手動 VS 自動化

? 根據(jù)功能模塊搭建小型測試系統(tǒng)進行組合(桌面式+負載箱)

? 測試前移：vECU測試

? 傳統(tǒng)12V/24V低壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為48V系統(tǒng)，需要模擬48V電源回路，滿足LV148標準要求

? 智能配電新增能效管理、故障自恢復(fù)等測試項

? 在線測試方案+離線測試方案組合

? SDV+敏捷對測試的影響：CI/CT測試解決方案

ZCU測試解決方案

總體框架

北匯信息可以提供基于PAVELINK.Test Center的CI/CT全鏈路測試解決方案，覆蓋模型開發(fā)后的MiL測試，代碼生成后的SiL測試，合并編譯后的SiL-vECU測試，燒錄在目標板中的PiL測試，以及ZCU控制器的HiL測試。

針對ZCU功能的HiL測試，主要以CANoe、vTESTstudio等軟件、電源模塊、I/O仿真、總線仿真等硬件，配合北匯信息定制化開發(fā)的測試腳本組成整套測試系統(tǒng)。

ZCU一體化測試解決方案主要能夠覆蓋如下測試場景：

在MiL/SiL/PiL環(huán)境中，我們推薦使用MXAM、TPT、QAC與VectorCAST等工具，構(gòu)建軟件白盒測試，實現(xiàn)代碼靜態(tài)分析、單元測試及模型測試，從而在開發(fā)早期快速發(fā)現(xiàn)問題，進一步前移至SiL_vECU階段，通過虛擬ECU技術(shù)，在開發(fā)早期頻繁完成功能驗證，需要用到的軟件工具組合包括CANoe、vVIRTUALtarget、SiL Kit、DYNA4及Silver等。

對于HiL功能測試，我們提供三種靈活配置方案：

①桌面式負載箱適用于前期冒煙點檢測試，集成CANoe軟件與電源仿真、總線接口及定值負載仿真設(shè)備，并配備定制控制器接口面板。

②標準機柜方案則在此基礎(chǔ)上增加了IO板卡/故障注入設(shè)備與實時處理器（RT），軟件擴展vTESTstudio與DYNA4，滿足更全面的功能驗證。

③多便攜機柜方案將子系統(tǒng)功能拆分，可實現(xiàn)并行測試，通過PAVELINK.Test Center進行多系統(tǒng)調(diào)度，大幅提升測試效率。

在HiL通信及診斷測試方面，便攜式機箱方案采用CANoe、TSN Tools、PAVELINK.SOA Converter、Diva/vTESTstudio等軟件，硬件包括電源仿真、總線接口、VH6501及TSN Box，適用于通信及服務(wù)診斷的基礎(chǔ)驗證；網(wǎng)絡(luò)測試機柜方案則增加物理層專項測試設(shè)備，實現(xiàn)更深入的物理層一致性分析。

系統(tǒng)級測試分為功能測試與網(wǎng)絡(luò)測試兩大方向。

①功能測試中，Labcar冒煙測試方案以CANoe為核心，配合電源仿真、總線接口、真實傳感器執(zhí)行器及黃板車，快速驗證基本功能；而集成機柜+多臺架方案則復(fù)用機柜資源，通過CANoe、vTESTstudio、DYNA4及PAVELINK.Test Center實現(xiàn)多系統(tǒng)調(diào)度，并引入vECU進行測試前移，硬件擴展了I/O板卡、三通板卡以及真實傳感器執(zhí)行器，滿足多平臺并行測試需求。

②系統(tǒng)級網(wǎng)絡(luò)測試側(cè)重協(xié)議一致性，采用CANoe、TSN Tools、PAVELINK.SOA Converter及Test Center等軟件，硬件包括電源仿真、總線接口、TSN Box、I/O板卡、VH6501及程控BOB，搭建專用測試臺架，但不包含物理電平相關(guān)的物理層測試，以聚焦高層協(xié)議驗證。

整車級測試聚焦于跨域功能集成與實車環(huán)境驗證。針對智能交互、座艙與ZCU（車控）及網(wǎng)聯(lián)的跨域功能，軟件工具鏈涵蓋CANoe、ADB/Python/OpenCV、科大訊飛語音仿真/識別模塊以及測試管理平臺；硬件配備總線接口設(shè)備、I/O板卡（監(jiān)控車身域輸出信號）、語音嘴/拾音器、高清相機及定制夾具，支持功能交互與場景模擬。

實車級測試進一步細分為實驗室環(huán)境與道路測試。

①在實驗室中，我們提供三大方案：智能交互+智能護航+智慧服務(wù)綜合測試，使用CANoe、ADB/Python/OpenCV、科大訊飛及測試管理平臺，硬件包含總線接口、語音嘴/拾音器，開關(guān)及執(zhí)行器動作依賴人工判斷；通信質(zhì)量與OTA測試則關(guān)注CAN/CAN FD/LIN/ETH通信、網(wǎng)絡(luò)管理、SOME/IP服務(wù)及OTA升級，軟件引入TSN Tools、PAVELINK.Test Center與離線分析工具，硬件新增物理層測試設(shè)備、故障注入設(shè)備與數(shù)采設(shè)備；專項性能測試根據(jù)場景定制軟硬件配置，例如鑰匙解閉鎖壓力測試、虧電趴窩壓力測試、座椅壓力測試、擋位切換壓力測試、OTA壓力測試等，靈活配置以滿足極端條件驗證。

②在道路測試中，重點實施智能交互+智能護航+智慧服務(wù)驗證，考慮到安全因素，禁止開放控制器權(quán)限，因此軟件選用CANoe、Python/OpenCV、科大訊飛及PAVELINK.Test Center，配合離線分析工具，硬件則包括總線接口設(shè)備、語音嘴/拾音器與數(shù)采設(shè)備，在真實行駛環(huán)境中采集數(shù)據(jù)并評估系統(tǒng)表現(xiàn)。

通過上述分層、多方案的測試體系，北匯信息能夠為ZCU開發(fā)提供從早期軟件驗證到最終實車路試的全方位支持，助力客戶打造高質(zhì)量、高可靠性的智能汽車系統(tǒng)。

ZCU一體化測試的應(yīng)用案例

搭建ZCU一體化測試系統(tǒng)必要性

1

提高測試覆蓋度

可實現(xiàn)測試場景自由設(shè)計，提高測試用例覆蓋度

2

提高測試效率

測試系統(tǒng)集成化、自動化程度高，有效提高測試效率，減少人力成本投入

3

縮短測試周期

在控制器開發(fā)的不同階段，模擬控制器運行環(huán)境，測試工作前置，提前發(fā)現(xiàn)問題缺陷

4

問題復(fù)現(xiàn)能力

可在實驗室環(huán)境通過測試系統(tǒng)進行問題復(fù)現(xiàn)，并提供有效的驗證環(huán)境

5

節(jié)約成本

可復(fù)用多個平臺化車型產(chǎn)品驗證使用，節(jié)約委外測試費用

6

測試能力建設(shè)

有助于測試經(jīng)驗積累和能力提升，建立ZCU測試流程體系，建立ZCU測試用例庫和測試腳本庫

如何對測試數(shù)據(jù)深入挖掘利用？

傳統(tǒng)測試多為在線測試方式，主要用于實時監(jiān)控與單一場景的仿真測試（如車載網(wǎng)絡(luò)或功能測試），其優(yōu)勢在于實時響應(yīng)、即時定位問題，并支持在測試過程中靈活調(diào)整，通常基于硬件在環(huán)（HiL）仿真，編寫CAPL腳本實現(xiàn)。然而，對于大規(guī)模、非實時的數(shù)據(jù)處理，如TB級文件、耐久性測試數(shù)據(jù)（如長期路測、DV/PV測試）、高帶寬數(shù)據(jù)（如ETH）等，在線數(shù)據(jù)處理往往力不從心，需要配合離線測試的手段提升數(shù)據(jù)分析的效率。通過并行計算（如多數(shù)據(jù)切片清洗、多場景并行）來提升處理速度，技術(shù)實現(xiàn)上通常采用Python結(jié)合MariaDB數(shù)據(jù)庫，對ARXML、DBC、ASC、BLF等多種數(shù)據(jù)源文件進行解析與規(guī)則分析。

當然，在實際測試驗證中，在線數(shù)據(jù)分析與離線數(shù)據(jù)分析往往互為補充。在線數(shù)據(jù)分析仍是長期必需的基礎(chǔ)測試手段，離線分析的擴展性更強，能夠融合視頻、雷達、音頻、控制器LOG等多維數(shù)據(jù)，并通過AI賦能不斷拓展分析場景的深度與廣度，從而全面提升數(shù)據(jù)分析的效率和智能化水平。

如何提升測試覆蓋度？

需要從需求、問題、數(shù)據(jù)、場景、情景這五大維度綜合來考慮。

1

基于需求測試

基于需求規(guī)范設(shè)計測試用例，保證對設(shè)計需求的覆蓋度

2

基于問題測試

基于研發(fā)端、市場端等反饋的問題，測試過程（如free test）中發(fā)現(xiàn)的問題，及過往問題庫中的問題，基于此去設(shè)計測試用例

3

基于數(shù)據(jù)測試

使用相同的測試邏輯/序列（用例），但測試的數(shù)據(jù)/參數(shù)不同的測試

4

基于場景測試

基于用戶手冊、端到端的系統(tǒng)功能描述，設(shè)計測試用例，驗證系統(tǒng)的功能

5

基于情景測試

類比于在實車各種環(huán)境和使用條件下，開展基于需求的、基于場景的測試

比如：在空調(diào)開到最大風(fēng)量（電磁輻射最大，包括其他電機類的感性負載工作時），射頻信號的鑰匙功能是否正常

如何自動生成測試腳本？

基于關(guān)鍵字實現(xiàn)用例轉(zhuǎn)腳本 VS AI

測試腳本生成：識別測試?例(關(guān)鍵字[固定規(guī)則] VS 自然語言[持續(xù)學(xué)習(xí)])

基于關(guān)鍵字[固定規(guī)則]的方式生成測試腳本，北匯已有成熟方案并在項目中應(yīng)用，可以極大提高測試效率，但測試用例需要嚴格按照定好的模版填寫。

基于自然語言[持續(xù)學(xué)習(xí)]的方式生成腳本是所有測試人員夢寐以求的方式，但當前技術(shù)背景下直接生成的腳本還不成熟，需人工二次審核，帶來的工作量未必比直接寫腳本少，所以應(yīng)用有限。相信隨著AI技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，該方式終將落地應(yīng)用，北匯也在不斷探索驗證中，讓我們共同期待。

總結(jié)

北匯在汽車電子測試領(lǐng)域深耕多年，在全國多個重要城市設(shè)有分公司和辦事處。技術(shù)積累雄厚，具備各主流OEM測試規(guī)范、測試腳本開發(fā)及測試實施經(jīng)驗。與主流OEM&Tier1均有多個項目的測試認證，能夠為開發(fā)并完善測試規(guī)范提供人員和經(jīng)驗支撐，具備對需求規(guī)范的審核和完善的快速交付能力。