PREEvision各層在電子電氣架構(gòu)建模中的開發(fā)要點(diǎn)

2021-02-24 10:39:31· 來源：北匯信息

PREEvision工具為用戶提供了一個完整的協(xié)同開發(fā)平臺，不僅支持從電子電氣系統(tǒng)需求階段到產(chǎn)品系列開發(fā)的全過程，同時包括了對產(chǎn)品線及模型元素管理方面的內(nèi)容。圖1 PREEvision工具EEA設(shè)計(jì)流程本文重點(diǎn)圍繞PREEvision工具在EEA設(shè)計(jì)階段各層功能及建模要點(diǎn)進(jìn)

PREEvision工具為用戶提供了一個完整的協(xié)同開發(fā)平臺，不僅支持從電子電氣系統(tǒng)需求階段到產(chǎn)品系列開發(fā)的全過程，同時包括了對產(chǎn)品線及模型元素管理方面的內(nèi)容。

圖1 PREEvision工具EEA設(shè)計(jì)流程

本文重點(diǎn)圍繞PREEvision工具在EEA設(shè)計(jì)階段各層功能及建模要點(diǎn)進(jìn)行描述（主要在EE perspective下）。

part 1、 PREEvision產(chǎn)品目標(biāo)（Product Goal）

產(chǎn)品目標(biāo)（Product Goal）用于描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要從設(shè)計(jì)需求層面開展建模設(shè)計(jì)。包括三個維度，即客戶特征（Customer Feature）、需求（Requirements）以及用戶用例（User Cases），是以三種不同視角以層次化及圖形化去構(gòu)建整車電子電氣功能與非功能方面的需求。

客戶特征（Customer Feature）

客戶特征（Customer Feature）是作為整車電子電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一步，也是工具建模開始的第一層，它以整車的feature與function清單為基礎(chǔ)，在PREEvision工具中以圖表的格式，按需求工程的層次來進(jìn)行錄入的。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、統(tǒng)一的命名規(guī)則，包含對模型各層中全部Artifact的命名，便于協(xié)同工作時的統(tǒng)一性（以下各層相同）；
2、如果涉及變量管理，則需要在這一層就開始同步定義變量及變量之間的關(guān)系，繼而模型化。

圖2 客戶特征（Customer Feature）

需求（Requirements）

需求（Requirements）用于描述具體功能與非功能需求，可以包括技術(shù)需求、結(jié)構(gòu)需求、布置需求、法規(guī)需求、性能需求、EMC需求（或目標(biāo)）等。目前最新版本9.5.3已經(jīng)在屬性定義上與需求管理工具Doors更加一致。

支持樹形結(jié)構(gòu)編輯及表格界面編輯的同時，還支持相關(guān)設(shè)計(jì)文檔的嵌入。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、應(yīng)保證需求的準(zhǔn)確性、完整性以及一致性；
2、需求層的Attribution定義盡可能的按需求的類型進(jìn)行分包定義，對需求按類型劃分層級；
3、應(yīng)該對需求的級別進(jìn)行定義，如Shall、Must、Will、Should等;

圖3 需求（Requirements）

用戶用例（User Cases）

用戶用例（User Cases）是站在用戶的視角，涵蓋角色，關(guān)聯(lián)關(guān)系以及功能因果鏈關(guān)系的模型。這個模塊目前在國內(nèi)各個PREEvision用戶中使用相對較少，但是隨著正向開發(fā)以及SOA的發(fā)展應(yīng)用，用戶用例及場景分析將越來越重要，因此在這一層的建模工程將逐步應(yīng)用起來。

圖4 用戶用例（User Cases）模型

PREEvision的需求層為第三方工具提供了功能豐富的導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，例如在需求層可導(dǎo)入導(dǎo)出DOORS、Excel格式的需求描述文件。

part 2、 PREEvision邏輯功能架構(gòu)（Logical Function Architecture）

PREEvision工具在這一層是對功能邏輯進(jìn)行建模，主要包括傳感模塊、邏輯模塊以及執(zhí)行模塊的模型元素，通過接口（Interface）定義模型元素彼此之間的關(guān)系，通過數(shù)據(jù)（Data）定義彼此之間交互的具體信息，并最終形成邏輯架構(gòu)模型。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、定義好建模規(guī)范，尤其是模型的整體風(fēng)格要求，如模型元素的尺寸、顏色、布置等要求（以下各層相同）；
2、在Library中按系統(tǒng)劃分方式或負(fù)責(zé)人分工方式定義package，各負(fù)責(zé)人在定義好的package中定義好接口及數(shù)據(jù)類型（需要遵從集團(tuán)級的命名方式），以跨系統(tǒng)間的接口調(diào)用；
3、定義Activity chain，以便更好的理解完整的功能鏈。

圖5 功能邏輯模型

part 3、 PREEvision軟件架構(gòu)（Software Architecture）

PREEvision工具在這一層支持軟件行為（Software behavior）模型設(shè)計(jì)、面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）模型設(shè)計(jì)、軟件架構(gòu)模型設(shè)計(jì)以及面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)、診斷模型的設(shè)計(jì)。其中基于AUTOSAR Adaptive 的SOA設(shè)計(jì)是PREEvision在軟件定義汽車概念中的一項(xiàng)最佳實(shí)踐，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容：服務(wù)定義、服務(wù)接口設(shè)計(jì)、SOA架構(gòu)、軟件架構(gòu)、以太網(wǎng)通訊設(shè)計(jì)、服務(wù)部署/軟件映射、Switch配置等內(nèi)容。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、PREEvision工具的軟件層模型重點(diǎn)面向應(yīng)用層的設(shè)計(jì)；
2、在Library中按系統(tǒng)劃分方式或負(fù)責(zé)人分工方式定義package，各負(fù)責(zé)人在定義好的package中定義好接口及數(shù)據(jù)類型（需要遵從集團(tuán)級的命名方式），以跨系統(tǒng)間的接口調(diào)用3、SOA設(shè)計(jì)過程中VLAN盡量定義為10的倍數(shù)，避免后期產(chǎn)生錯誤；
4、SOA設(shè)計(jì)中，注意自動生成的設(shè)置數(shù)據(jù)如果與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不符，應(yīng)及時調(diào)整；
5、必須確保ADT與相應(yīng)的IDT的數(shù)據(jù)類型是兼容的，否則無法實(shí)現(xiàn)有效映射；
6、AUTOSAR的“依賴（Dependency）”關(guān)系無法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入導(dǎo)出。

圖6 SOA及軟件設(shè)計(jì)流程與工作產(chǎn)品

圖7 SOA、以太網(wǎng)及Switch設(shè)計(jì)編輯界面

圖8 軟件架構(gòu)模型

通過這一層的建模，最終可導(dǎo)出ARXML格式的應(yīng)用層軟件文件，用于后續(xù)的軟件詳細(xì)開發(fā)，同時關(guān)乎設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)范，如服務(wù)矩陣、以太網(wǎng)通訊矩陣、軟件架構(gòu)等也可通過報告形式自動生成。

part 4、 PREEvision硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（Hardware Network Architecture）

PREEvision工具在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層是面向車載總線通訊的網(wǎng)絡(luò)的建模設(shè)計(jì)。主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ驮O(shè)計(jì)、通訊報文、信號路由模型設(shè)計(jì)，其中通訊設(shè)計(jì)涵蓋了目前主流的CAN/CAN FD，LIN、Flexray以及Ethernet的通訊模型設(shè)計(jì)。

在這一層中，PREEvision還支持ARXML/DBC/LDF/FIBEX等數(shù)據(jù)庫文件的無縫導(dǎo)入導(dǎo)出，如CANoe，Davinci等。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、模塊化的部件、總線、接口、信號等的artifact與其類屬性盡量在library中創(chuàng)建，以便產(chǎn)品的復(fù)用；
2、如果有特殊的路由規(guī)則及相關(guān)評估權(quán)重，需要在信號路由前對規(guī)則進(jìn)行定義。

圖9 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?nbsp;

圖10 通訊設(shè)計(jì)流程

圖11 CAN總線通訊報文設(shè)計(jì)

part 5、 PREEvision硬件部件架構(gòu)（Hardware Component Architecture）

PREEvision工具在硬件部件層是面向ECU、系統(tǒng)/子系統(tǒng)電氣原理、線束的建模設(shè)計(jì)。主要包括ECU架構(gòu)模型設(shè)計(jì)、系統(tǒng)/子系統(tǒng)電氣原理模型設(shè)計(jì)、電源分配模型設(shè)計(jì)、接地分配模型設(shè)計(jì)、線束原理模型設(shè)計(jì)。

在這一層中，PREEvision支持KBL文件的導(dǎo)出，通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)與線束設(shè)計(jì)工具的無縫銜接，如Capital Design。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、電源分配、線束中用到的元器件（device）種類較多，且重用度高，盡量在Library中定義模型元素，以便復(fù)用；
2、注意cable、core、schematic pin、splice、header、wiring connector、wiring harness inline connector、slot、cavity的區(qū)別與定義；
3、定義Header的Connector Prototype的時候需要確認(rèn)對應(yīng)線束端的Connector Type是否定義了對應(yīng)的Connector Prototype;
4、注意pin腳定義時不同連接類型應(yīng)使用不同的pin類型；
5、如果需要屬性完整的KBL文件導(dǎo)出，Connector的slot和cavity必須定義完整；
6、線束模型設(shè)計(jì)中變量定義對“Must-Use”的應(yīng)用。

圖12 部件模型

圖13 部件原理模型

圖14 電源分配模型

圖15 線束原理模型

part 6、PREEvision物理架構(gòu)（Geometry）

PREEvision工具在物理架構(gòu)層是面向整車E/E系統(tǒng)（包括電子電器零部件、線束路由、線束分段、連接器、線束內(nèi)嵌式連接器等）的安裝布置信息的設(shè)計(jì)，可用于生成線束圖(3D信息)，其中的相關(guān)屬性信息可用于對線束系統(tǒng)的計(jì)算評估。

在這一層中，PREEvision支持KBL文件的導(dǎo)入與導(dǎo)出，以實(shí)現(xiàn)與線束設(shè)計(jì)/生產(chǎn)工具的無縫銜接，如Capital Design。

模型開發(fā)要點(diǎn)：
1、需要分別在兩個圖中實(shí)現(xiàn)物理拓?fù)洌ㄈS數(shù)據(jù)布置）的設(shè)計(jì)和接插件的設(shè)計(jì)；
2、需要把硬件層的部件與安裝位置的部件進(jìn)行映射；
3、線束原理圖（硬件層）、線束圖及布置圖的設(shè)計(jì)對專業(yè)要求較高，因此，建模人員盡量以線束設(shè)計(jì)人員為主。

圖16 物理架構(gòu)模型

part 7、映射（Mapping）

PREEvision提供了電子電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上下游關(guān)聯(lián)關(guān)系的功能，涵蓋了從需求層到最后的物理架構(gòu)層的全部模塊內(nèi)容，主要用于保證設(shè)計(jì)的一致性和可追溯性，在應(yīng)用PREEvision工具進(jìn)行架構(gòu)開發(fā)時，應(yīng)盡可能的定義好上下游的映射關(guān)系。

相應(yīng)的，可以在每個模型元素（artifact）的屬性中Mapping下查閱與其相關(guān)的全部映射關(guān)系，也可以在mapping view的模式下查閱全局的映射關(guān)系。

同時模型的一致性檢查功能也可以實(shí)現(xiàn)對模型的檢索，以提供未實(shí)現(xiàn)映射的內(nèi)容。

part 8、信號路由(Signal Routing)/線束路由(WH Routing)

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)/軟件架構(gòu)描述并提供了通信需求，硬件架構(gòu)描述了ECU網(wǎng)絡(luò)。邏輯架構(gòu)或軟件架構(gòu)到硬件層（部件網(wǎng)絡(luò)）的ECU映射完成后，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳遞鏈就清晰了，繼而系統(tǒng)信號也相應(yīng)的產(chǎn)生了。

信號路由支持以下功能：
?    單獨(dú)的算法支持計(jì)算信號最佳路由路徑
?    用戶自定義的權(quán)重函數(shù)進(jìn)行路由成本的計(jì)算
?    網(wǎng)關(guān)自動路由支持
?    總線信號的實(shí)例化（信號傳輸）
?    路由結(jié)果分析

圖17 線信號路由設(shè)計(jì)流程

PREEvision的線束路由提供了一種自動化機(jī)制，該機(jī)制將部件原理層的原理圖連接嵌入到車輛的物理結(jié)構(gòu)中，從而生成及調(diào)整線束，使其完全適合基礎(chǔ)車輛物理結(jié)構(gòu)，繼而將部件和連接關(guān)系映射到車輛物理結(jié)構(gòu)中的實(shí)際物理位置，形成物理架構(gòu)，以及包含的物理參數(shù)信息。最終生成線束圖及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。

part 9、寫在最后

PREEvision可以說集成了完整的汽車電子電氣開發(fā)流程各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與管理工具鏈，功能十分強(qiáng)大，同時隨著我們對此工具應(yīng)用的逐步深入，也將在建模過程中發(fā)現(xiàn)更多的需要標(biāo)準(zhǔn)化操作與注意事項(xiàng)的建模要點(diǎn)。此外Vector 中國的Ready to Use方案也很貼近本土客戶使用習(xí)慣，將來PREEvision工具在模型敏捷開發(fā)中將帶來更好的用戶體驗(yàn)。

PREEvision是德國Vector公司的一款面向汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)、開發(fā)及管理的專業(yè)工具，被OEM和零部件系統(tǒng)供應(yīng)商的架構(gòu)工程師、系統(tǒng)工程師、軟件工程師等廣泛使用。

北匯信息作為Vector中國的合作伙伴，不僅提供相應(yīng)的工具和技術(shù)支持服務(wù)及培訓(xùn)，還針對不同的應(yīng)用提供相應(yīng)的解決方案，助力中國客戶的研發(fā)效率提升，后續(xù)還會為大家?guī)磉M(jìn)一步的案例介紹。

參考文檔：
1.PREEvisionManual
2.圖中部分圖片來自于Vector

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