當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展方向?yàn)椋焊叨戎悄芑?、集成化、耦合化，同時(shí)產(chǎn)品的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。從而，產(chǎn)品開發(fā)對時(shí)間周期和費(fèi)用成本提出了很高的要求。為此，綜合試驗(yàn)周期、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)費(fèi)用和安全性等因素，借用傳統(tǒng)的實(shí)物驗(yàn)證手段的試驗(yàn)方法可行性較差。

如今，仿真技術(shù)為產(chǎn)品研制、試驗(yàn)過程提供了一個(gè)很好的平臺。鑒于仿真技術(shù)可以顯著降低研制成本、縮短研制周期，仿真手段已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域普遍采用的方案。

其中，系統(tǒng)仿真領(lǐng)域的半實(shí)物仿真技術(shù)結(jié)合了全數(shù)字仿真和全物理設(shè)備試驗(yàn)二者的優(yōu)勢：虛擬測試環(huán)境的構(gòu)建，可以讓工程師輕松執(zhí)行在實(shí)際設(shè)備中危險(xiǎn)測試工況，提高測試覆蓋率，并快速驗(yàn)證產(chǎn)品需求。同時(shí)，實(shí)物設(shè)備加入測試系統(tǒng)，可以得到置信度更高的測試結(jié)果。綜上，半實(shí)物仿真技術(shù)成為近年來發(fā)展比較迅速、應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測試、驗(yàn)證的手段。

01

半實(shí)物仿真測試的應(yīng)用

根據(jù)產(chǎn)品的V型流程開發(fā)特點(diǎn)，凱云科技提供的ETest嵌入式系統(tǒng)半實(shí)物仿真測試開發(fā)平臺技術(shù)在控制/測試設(shè)備開發(fā)和集成/配置項(xiàng)測試提供相應(yīng)的解決方案。

基于ETest半實(shí)物仿真測試平臺，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，實(shí)裝產(chǎn)品部件逐一替換相應(yīng)數(shù)字仿真模型，進(jìn)行實(shí)裝產(chǎn)品在環(huán)的系統(tǒng)閉環(huán)仿真，逐步對各實(shí)裝產(chǎn)品部件進(jìn)行仿真驗(yàn)證和診斷評估。完成硬件設(shè)備在環(huán)的半實(shí)物仿真后，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，測試工程師進(jìn)行全物理設(shè)備的產(chǎn)品驗(yàn)證。

02

半實(shí)物仿真技術(shù)解決方案價(jià)值

ETest半實(shí)物仿真解決方案的價(jià)值體現(xiàn)在時(shí)間、成本、風(fēng)險(xiǎn)三方面。

• 時(shí)間

仿真技術(shù)縮短了開發(fā)和驗(yàn)證周期。同時(shí)，模型可以在改型產(chǎn)品中復(fù)用，專業(yè)工程師減少重復(fù)開發(fā)模型的時(shí)間周期。

• 成本

測試工程師不必依托實(shí)際設(shè)備的測試環(huán)境進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證，減少設(shè)備費(fèi)用。同樣，半實(shí)物仿真平臺硬件資源可以在不同研發(fā)產(chǎn)品中得以復(fù)用；

• 風(fēng)險(xiǎn)

半實(shí)物仿真技術(shù)可以提高測試覆蓋率，降低控制器的漏洞風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過在仿真環(huán)境中構(gòu)建危險(xiǎn)工況測試用例，降低物理試驗(yàn)測試人員的操作危險(xiǎn)性，例如飛機(jī)測試中的停發(fā)工況，無人駕駛車測試的極端工況（暴雨天氣、高速行駛中行人突然出現(xiàn)）。

03

半實(shí)物仿真平臺架構(gòu)

根據(jù)設(shè)備的形態(tài)，可以分為兩類：桌面式和機(jī)柜式。

機(jī)柜式

通常，機(jī)柜式一般由基礎(chǔ)的3部分構(gòu)成：以實(shí)時(shí)處理器為核心的硬件平臺（實(shí)時(shí)機(jī)）、I/O接口和上位機(jī)管理軟件。1、實(shí)時(shí)機(jī)是整個(gè)半實(shí)物仿真平臺的核心，它提供了測試需要的虛擬環(huán)境，實(shí)時(shí)運(yùn)行被控對象模型（如飛機(jī)動(dòng)力學(xué)模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型、環(huán)境模型、駕駛員模型等），實(shí)現(xiàn)與硬件I/O通信以及記錄功能。2、I/O接口實(shí)現(xiàn)與被測控制器進(jìn)行模擬、數(shù)字和總線信號通信，也用于I/O產(chǎn)生實(shí)際的激勵(lì)信號，采集用于記錄和分析的數(shù)據(jù)，并提供被測控制器與仿真模型之間的交互。3、上位機(jī)管理軟件與實(shí)時(shí)處理器進(jìn)行通信，提供測試指令，實(shí)現(xiàn)所需信號的可視化，提供配置管理功能。

凱云科技提供實(shí)時(shí)級嵌入式半實(shí)物仿真測試平臺ETest_RT在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能拓展，由軟件和硬件組成，軟件采用ETest包含實(shí)時(shí)內(nèi)核模塊和實(shí)時(shí)動(dòng)作腳本；硬件包括實(shí)時(shí)下位機(jī)和通用上位機(jī)兩部分。上位機(jī)采用商用便攜計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用PXI/CPCI測控計(jì)算機(jī)。

ETest_RT系統(tǒng)架構(gòu)圖ETest_RT系統(tǒng)特點(diǎn)：

●?緊湊型9槽PXI/CPCI測控計(jì)算機(jī)作為實(shí)時(shí)機(jī)，1個(gè)系統(tǒng)槽、1個(gè)總線觸發(fā)槽和7個(gè)?PXI/CPCI外設(shè)槽；

●?高速時(shí)鐘同步，具有高可靠性、強(qiáng)實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)精度達(dá)10us；

●?實(shí)時(shí)機(jī)配置CPU為雙核2.53G，具有雙通道16GB內(nèi)存；

● 8通道16位AD；8通道16位DA；

● 32通道DI/DO，每通道光電隔離，輸入輸出可程控；

● 2通道CAN，波特率在1Kbps-1Mbps之間可選；

● RS232/422/485各4路，可軟件配置，速率最高8Mbps；

● 8發(fā)8收ARINC429，通訊速率最大支持100Kbps，字間間隔4bits可程控；

桌面式

一般以擴(kuò)展性好、攜帶方便、配置靈活、操作簡單，可滿足軍工、工業(yè)等各領(lǐng)域測試需求，多放在桌面。

凱云科技提供便捷式嵌入式系統(tǒng)半實(shí)物仿真測試平臺ETest_PT，平臺由軟件和硬件兩部分組成，軟件采用ETest，硬件包括測試主機(jī)、USB接口設(shè)備。ETest_PT采用商用便捷計(jì)算機(jī)作為測試主機(jī)，USB接口總線板卡作為測試接口擴(kuò)展設(shè)備，使用USB接口設(shè)備鏈接便捷計(jì)算機(jī)和待測系統(tǒng)，也可用多臺計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)組成分布式測試環(huán)境。

ETest_PT系統(tǒng)架構(gòu)圖

ETest_PT系統(tǒng)特點(diǎn)：

● 所有接口均采用USB2.0與測試主機(jī)連接，最大傳輸帶寬60MB/s；

● 多臺便攜計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)路可靈活組建大、中、小不同規(guī)模的測試環(huán)境；

● 多功能數(shù)據(jù)采集卡，AD、DA、DI、DO、計(jì)數(shù)、測頻功能為一體；

● AD采樣分辨率≥16位，總采樣速率250 kS/s，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷采集；

● DA分辨率≥12位，輸出范圍0-10V及0-20mA可選；

● 數(shù)字量輸入與數(shù)字量輸出具有光電隔離；

● RS232/RS422/RS485傳輸速率≥125kbps；

● CAN波特率5Kbps-1Mbps之間可選；

● 單通道、多功能1553B，通信速率≥1M；

● 8發(fā)8收ARINC429，通信速率≥100Kbps。

04

軟件介紹

ETest是一款軟件開發(fā)環(huán)境IDE（點(diǎn)擊查看詳情），基于該IDE可以完成嵌入式系統(tǒng)測試軟件的開發(fā)與部署。ETest系統(tǒng)提供圖形化的測試用例開發(fā)環(huán)境，自動(dòng)生成測試腳本；測試結(jié)果數(shù)據(jù)可以在線監(jiān)控，同時(shí)生成測試結(jié)果信息，并自動(dòng)生成符合要求的測試報(bào)告。

ETest為開放性平臺，提供C/C++, Python, Lua, Java等API，圖形化監(jiān)控軟件界面可以根據(jù)用戶需求定制。ETest可以快速搭建各類專業(yè)化仿真測試工裝。與傳統(tǒng)模式開發(fā)對比，在時(shí)間、人力等成本上降低80%以上，擴(kuò)展靈活，覆蓋充分。ETest支持的操作系統(tǒng)除了中標(biāo)麒麟、銀河麒麟、統(tǒng)信軟件外，還支持windows linux Mac以及實(shí)時(shí)的RT linux等。