R-Car Virtual Platform加速下一代车载系统软件开发

CASE时代车载系统开发面临的课题

汽车产业在开发下一代汽车时，为更好应对CASE(*1)所代表的全新需求，车载系统的开发方法必须进行变革。

(*1) CASE : Connected, Autonomous, Shared & Services, Electric

为了应对互联网连接和自动驾驶的需求，强大的通信、感知、认知、判断及控制能力、完善的功能安全和网络安全性能必不可少，由此系统、特别是软件变得愈加大型化、复杂化。因此不仅是单个半导体器件和软件的性能提升、整体系统解决方案的开发也变得越来越重要。

车载系统的开发由车辆开发、ECU(*2)开发、半导体（SoC(*3)）开发这三层组成，各层之间进行协同开发非常必要。而且由于系统规模和复杂性的不断提升，车辆/ECU开发时的SoC技术需求设计，以及SoC开发时的详细技术参数设计都呈现出了长期化的态势。此外，在车辆/ ECU开发中，使用SoC样片进行的软件开发和系统验证也呈现长期化趋势。因此，快速将最新技术应用于产品变得越来越困难。而且，一旦系统验证时发现的问题必须要返回到SoC设计阶段（这个过程被称为返工）才找到解决方案，那么返工风险也必须被考虑。

(*2) ECU : Electronic Control Unit

(*3) SoC : System on a Chip

为解决以上问题，SoC供应商非常期待能够缩短SoC开发时间，进而缩短车载系统整体的开发周期。
瑞萨为了应对快速软件开发及系统验证左移，开发设计了R-Car Virtual Platform，它

•    可以将车辆/ECU/SoC开发并行进行

•    建立了早期验证方案，避免了返工风险

我们相信通过以上措施将有助于缩短开发周期。

R-Car Virtual Platform (VPF)的目标

通过提供各种虚拟模块，瑞萨旨在实现如下目标。

1.    SoC开发与软件开发并行。 

过去，软件开发时需使用SoC样片来进行设计、验证，因此SoC和软件是串行开发。通过使用R-Car VPF，可在SoC开发完成之前就着手软件设计，这种并行开发方式可以缩短开发周期。

2.    通过上游系统验证有效防止返工

过去，系统验证是在车载系统开发的最下游进行的，因此为解决发现的问题而返工时常发生。通过使用R-Car VPF开发软件，可以将系统验证移至SoC开发完成之前，从而减少返工风险。过去由于SoC和软件是串行开发的，因此在设计SoC时不能充分考虑到软件开发的需求，所以存在不能确定SoC详细技术参数的风险；并且在SoC验证时软件开发还未完成，因此存在无法使用目标软件进行测试的风险。通过使用R-Car VPF同步进行SoC和软件的开发、设计与验证，可有效防止在SoC设计阶段遗漏需求，并通过使用实际软件验证用例来提高SoC质量。

R-Car Virtual Platform (VPF)的概要介绍

R-Car VPF是一个无需样片就可以进行软件设计的仿真环境。通过使用寄存器接口模拟R-Car的功能，可以像使用实际产品时一样进行软件开发。
预期用途（预期效果）

•    可在提供样片前着手软件设计，且在使用样片后将软件无缝移植。

•    在提供样片前，可进行产品和控制软件协同运行的系统验证。

•    提供样片以后，也可将其用于软件回归测试。
主要特征

•    R-Car VPF集成了CPU模块，软件可在CPU模块中运行

•    允许对DRAM等存储空间进行读/写访问

•    地址映射和计算精度与相应硬件产品完全相同

•    可根据市场需求依次添加IP模块

R-Car VPF中内置的SoC模块具备与产品相同的结构，可在CPU上运行软件，并通过总线模型控制各种IP。R-Car VPF与该硬件产品是二进制兼容的，从而允许使用VPF和样片无缝进行软件开发。IP模块的功能通过总线设置相关寄存器来控制，同时也支持内存访问和中断控制。

R-Car VPF支持以下功能，旨在实现与在SoC产品上进行软件开发达到相同的使用体验。

•    装配了UART（* 4）控制台。

•    部分通信接口可通过连接到执行器的资源进行操作。即，可使用执行器的资源作为相反模型，进行软件开发。

•    可通过与各种软件调试器来调试源代码

(*4) UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

R-Car Virtual Platform (VPF)的开发状况

车载SoC产品R-Car系列的第三代产品正在量产。2021年之后，我们将使用R-Car VPF进行新产品的开发。事实上，我们已将R-Car VPF原型应用于内部软件的开发。过去，虽然软件开发也是跟硬件设计并行进行的，但是软件测试只能在样片完成之后进行。现在通过使用R-Car VPF进行软件测试，从而实现了尽快向客户提供产品的目的。

未来，我们将向客户提供R-Car VPF平台以支持快速软件开发和系统验证左移。