汽车虚拟ECU和MCU硬件虚拟化，傻傻分不清楚

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目录

1.概述

2.汽车虚拟ECU

3.汽车MCU硬件虚拟化

4.小结

1.概述

近几年，随着智能网联汽车普及，车型的更新迭代速度进一步提升，功能开发工程师希望在能够在硬件成型前验证软件功能，意味着汽车控制器的功能开发也在不断左移。

为此业内出现了对ECU进行虚拟化以加速开发的呼声，在22年瑞萨联合ETAS就提出了基于Zone ECU的虚拟化解决方案。

随着这种方案的出现，对高端MCU也出现了要求支持虚拟化功能。

那么什么是虚拟ECU，什么是汽车MCU虚拟化，我来一一梳理一下。

2.汽车虚拟ECU

我们知道，一个完整的汽车ECU是包括软件和硬件。

做过模型开发的朋友应该都有过MIL和SIL的经验，忽略掉ECU硬件，直接在x86平台的PC机上验证软件功能，这就是虚拟ECU最初的形态。

由于这种只是运行在PC主机上的仿真软件，无法对软件的实时性、效率、性能做出有效评估(simulink仿真的步长让人窒息)；慢慢提出了一种将ECU硬件也进行虚拟化的需求，这就需要对MCU内核、外设资源以及ECU外围电路进行详细建模以达到与实际ECU硬件相近甚至完全一致的效果。

基于此，个人理解的虚拟ECU就主要分成两大类：

基于PC编译器编译生成的ECU软件，该软件运行在PC主机，没有ECU硬件支持，因此该虚拟ECU(vECU)只能验证部分功能，较少能够做全功能验证，常见工具如ASCET、Simulink等；

Simulink提供的汽车ABS仿真建模

基于目标MCU编译器(例如Tricore系列、RH850系列)编译生成的ECU软件 + ECU硬件的板级建模，该vECU就与真实ECU相近，该vECU同样可以运行在PC。常见编译器如GreenHill、Tasking、HighTec；常见硬件建模如新思提出的Silver虚拟ECU仿真平台，实现了把开发任务从路测和台架转移到PC，大大提高效率。

新思提出的Silver方案，不受硬件资源限制，可对ECU软件的不同层级在PC测试

在收集这块资料时，翻到了新思对vECU的具体定义，非常详细。这里分享给大家：



从上图可以看到，vECU的等级是从Leve0-Level4；

Level 0：针对算法模型，常见的就是Matlab/Simulink、ETAS Ascet，这个就与之前定义的基于PC编译器的虚拟ECU类似；

Level 1-3：随着算法的成熟，软件开发人员希望能够在一个真实的ECU环境下进行验证，但是此时硬件如果还没有成熟(如果软硬件并行开发)，新思就提供了很完整的解决方案；它基于Classic AUTOSAR提出了BSW各层级的软件仿真代码，包括RTE、I\O、MCAL甚至说中间件等，那软件开发人员就可以基于此将应用代码集成并在PC主机编译进行仿真测试 ；

Level 4：到达这一层级，软件开发人员就更过分了，他想要上量产代码了，但是硬件还在定版，这时候就如果能基于目标内核编译出完整的hex文件，然后在仿真平台测试，如上图Level 4b中的深绿色方框；迭代测试后就可以结合实际硬件ECU量产了。

具体产物在不同阶段如下：



从这个角度来看，随着vECU的提出，在硬件建模、算法建模方向的人员需求是逐年提升的；传统OEM或者Tire1的开发模式会有颠覆性的改变，冗余的ASPICE、V model可能会被挑战，因为上述提到的vECU可以更容易实现CI/CD。

这是我对虚拟化ECU的理解。



3.汽车MCU虚拟化功能

那么现在S32Z、U2A、TC4xx提出的MCU虚拟化跟虚拟ECU有什么关系呢？

个人认为，上述MCU提出的虚拟化是指硬件虚拟化，这是为中央域电子电气架构做准备的功能。通过一颗芯片能够实现多个汽车ECU功能。我们以S32Z公开培训资料为例：



在当前多域控的整车电子电气架构里，域控其实还要下挂很多子节点，如上图：动力控制ECU、BMS等等，用硬件资源定义汽车架构。

随着功能的融合和架构的眼睛，有没有可能使用一颗芯片零成本移植以前独立ECU的所有功能(pin2pin)？显然参考以前座舱域SoC的开发方法，使用hypervisor为仪表和中控提供服务，MCU也可以实现，如下：



将上述提到的PDC、INV、BMS、EMS等功能全部集中到一颗MCU，从而实现了当前越来越流行的软件定义汽车。例如，S32Z支持4个物理内核，但是现在有6个大型功能需要集成，在功能软件不做大修改情况下，使用Hypervisor虚拟出6个CPU运行不同功能，保证这些应用软件运行时就像自己独占这颗MCU资源。如下图：



因此，为了实现资源的合理利用，在芯片定义阶段就需要定义好虚拟化场景下资源的划分，如下图：






4.小结

因此，我们提到的MCU虚拟化更多偏向于硬件虚拟化，为了满足OEM不断演进的电子电气架构要求。

而汽车ECU虚拟化是为了满足开发人员加速软件开发提出的解决方案，二者还是有比较大的区别。

cengjili

概述：随着智能网联汽车的快速发展，车型迭代速度提升，功能开发前置，对汽车控制器的开发提出了更高要求。因此，汽车虚拟ECU和MCU硬件虚拟化技术应运而生。

汽车虚拟ECU是一种软件模拟技术，可在真实硬件未成型前模拟真实ECU功能，从而进行软件功能验证和开发。而汽车MCU硬件虚拟化则是一种将MCU硬件资源进行虚拟化处理的技术，以实现硬件资源的灵活分配和高效利用。两者都是为了加速汽车控制器的开发过程和提高开发效率。

具体内容将在接下来的章节中详细阐述。

huangguang

汽车虚拟ECU与MCU硬件虚拟化是现代汽车开发中新兴的技术趋势。概述如下：

一、汽车虚拟ECU主要模拟真实的ECU环境，便于软件功能的提前验证和测试，有助于提升开发效率和系统稳定性。通常涉及控制算法和软件策略的前期开发仿真和模拟过程。通过对真实的ECU硬件行为的模拟，在硬件开发完成之前对软件功能进行验证。近年来，随着智能网联汽车的普及，虚拟ECU的应用越来越广泛。这种技术已成为汽车开发流程中不可或缺的一环。它可以帮助开发者更早地发现问题并进行修正，从而缩短开发周期并降低风险。

二、汽车MCU硬件虚拟化是一种使MCU硬件支持虚拟化技术的方法，允许在同一物理MCU上运行多个独立的软件环境或系统实例，为汽车电子架构带来更高的灵活性和安全性。它不仅可以提高系统的可靠性和稳定性，还能提升系统的整体性能。这种技术有助于解决汽车电子系统中硬件和软件日益复杂的问题，满足现代汽车智能化、电动化、网联化的需求。然而，MCU硬件虚拟化对MCU的性能要求较高，需要在确保功能性的同时兼顾性能和安全性。这需要汽车工程师进行精细的设计和严格测试来确保系统的可靠性。这些技术的运用有助于提升汽车电子系统的性能和安全性，推动智能网联汽车的进一步发展。

lidenghui

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概述：
随着智能网联汽车的迅速发展，功能开发前置的需求日益凸显。为确保软件功能在硬件成型前的有效性，汽车虚拟ECU与MCU硬件虚拟化技术应运而生。

汽车虚拟ECU：
它是一种软件模拟环境，用于模拟真实的ECU环境，使功能开发工程师能在硬件成型前进行软件功能的验证与测试。

MCU硬件虚拟化：
该技术主要实现对MCU的虚拟化，使其能在虚拟环境中运行，提高开发效率与灵活性。支持虚拟化功能的MCU能够满足多任务处理与实时性要求，提升系统整体性能。

小结：
汽车虚拟ECU与MCU硬件虚拟化是汽车功能开发中的重要技术，前者侧重于软件模拟验证，后者注重MCU的虚拟化实现。两者共同推动汽车控制器的功能开发左移，提高开发效率与整车性能。随着技术的不断进步，这两种技术将在智能网联汽车领域发挥更大的作用。