整车E/E虚拟模型的互联神器之SiL Kit中间件

汽车功能的复杂性不断增加，市场增长的主要驱动力是软件创新，开发周期缩短以及频繁的软件更新（例如安全性、功能升级和快速变化的环境）是应对差异化必需的节奏。因此越来越多的测试和仿真工具被引入到Digital Car开发流程中，特别是结合虚拟化和SIL部署“数字孪生”模型和数据在环系统，Verification与Validation通过云端采集的数据流和“数字孪生”高度同步在一个验证周期成为趋势。在这些复杂的环境中，如何实现不同平台、不同软件组件、不同数据和模型之间的高效对接，成为整车E/E虚拟模型面临的一个关键挑战。

Vector面对行业发展趋势积极贡献自身力量，持续开发并开源整车E/E系统虚拟集成分布式软总线中间件SIL Kit，旨在通过提供一种跨平台、模块化的解决方案，解决整车E/E平台上不同软件系统平台间的通信和协作问题。通过其强大的功能，SIL Kit使得开发人员能够实现不同硬件和软件环境之间的无缝对接，大大提高开发效率和测试精度。

SIL Kit中间件功能特性

SIL Kit中间件的核心功能围绕E/E仿真与虚拟化SIL高效的通信和系统控制设计，具备以下关键特性：

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跨平台通信支持

SIL Kit支持多种汽车和非汽车应用场景的通信，包括虚拟CAN、LIN、Ethernet和FlexRay等协议。通过应用层的发布/订阅机制和远程过程调用（RPC），SIL Kit能够实现不同平台、不同系统间的数据交换和命令控制。

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时间同步与系统控制

SIL Kit提供同步虚拟时间的功能，支持不同仿真环境中时间的统一管理。通过协调初始化、启动、停止和关闭等操作，SIL Kit确保所有参与的系统能够在一个统一的时间框架内高效协作。

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健康监控与日志记录

SIL Kit内建的健康监控系统能够实时监测应用状态，捕捉错误和警告信息，并通过分布式日志系统记录这些信息。这样一来，工程师能够在开发和测试过程中及时发现并解决问题，确保系统稳定运行。

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与第三方工具的无缝对接

SIL Kit设计的一个重要目标是简化与第三方工具（如仿真器、虚拟机和其他测试工具）的集成。通过丰富的适配器支持，SIL Kit能够与各种硬件和软件平台进行对接，实现系统间的互操作性。

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系统可视化监控

SIL Kit同步提供基于网页的看板插件SIL Kit Dashboard，提供系统当前网络系统建立通信信息和历史状态，详细展示系统是如何配置、潜在异常信息等。

应用场景

作为虚拟平台仿真中间件，SIL Kit可广泛应用于不同层次的ECU虚拟化测试和嵌入式系统开发，覆盖从独立软件组件验证到完整目标硬件仿真的多种场景。以下将详细介绍应用层级测试、含基础软件在内的软件系统测试、目标基础软件测试以及嵌入式/物理系统测试这四大典型应用场景，展示SIL Kit在各阶段开发与测试中的卓越表现。

1.

Level 1 - 应用层软件组件（SWC）测试

在Level 1场景中，SIL Kit主要用于测试没有车载通信中间件（如BSW基础软件）的应用层软件组件（SWC）。这类SWC通常不依赖于底层的基础软件，可以直接在宿主操作系统（如Windows或Linux）上进行编译和执行。

可基于量产SWC实现，通常符合AUTOSAR或其他系统描述标准，定义系统接口。

无需BSW，SWC可以作为独立的软件单元进行开发和测试。

SWC通过SIL Kit直接进行接口测试，包括Sender/Receiver通信（使用SIL Kit的数据发布/订阅机制）和Client/Server通信（通过SIL Kit的远程过程调用RPC实现）。

SIL Kit在此场景下作为仿真中间件，通过虚拟化技术实现对SWC接口的测试。通过数据发布/订阅和RPC，SIL Kit能够高效地模拟系统行为，并确保SWC的各个接口能够正常工作，而无需依赖复杂的硬件或基础软件支持。

2.

Level 3 – 完整协议栈级软件测试

Level 3场景涉及到SWC与基础软件一起运行，这意味着SWC与底层的硬件抽象层（如MCAL驱动）以及其他基础组件共同工作。这些组件通常在实际的汽车ECU上运行，进行复杂的硬件控制和管理。

SWC和BSW都是基于量产级实现，通常与硬件直接交互。

通过汽车网络（如CAN、LIN、Ethernet、FlexRay）和GPIO（通用输入输出）接口进行数据交换。

BSW通过SIL Kit服务进行功能增强，如通过虚拟CAN、LIN等协议模拟网络通信。

SIL Kit为此场景提供强大的虚拟网络支持，如虚拟CAN和虚拟Ethernet，帮助开发者在没有物理硬件的情况下进行全面的系统验证。通过SIL Kit的虚拟化技术，开发者可以在本地计算机上模拟多个ECU的交互，并验证SWC和BSW之间的通信和数据交换是否顺畅无误。

3.

Level 4 - 目标硬件和目标BSW层测试

Level 4场景涉及的是在目标硬件上运行的应用算法和基础软件，通常这些系统已经经过编译，并转化为针对特定硬件的二进制映像。这时，系统通过硬件仿真器或模拟器进行测试，以验证其在真实运行环境中的表现。

算法和通信软件已经编译为二进制映像，部署到目标硬件上（如汽车ECU的实际硬件或其仿真版本）。

系统通过硬件仿真器或模拟器进行测试，仿真器提供虚拟的硬件环境，包括汽车网络和GPIO接口。

仿真器与SIL Kit集成，通过虚拟总线和GPIO进行数据传输。

在此场景下，SIL Kit通过与仿真器的集成，为硬件仿真提供支持，确保算法和基础软件能够在实际硬件环境中运行并进行测试。SIL Kit的虚拟时间同步和协同仿真能力，使得硬件和软件的交互更加精确，开发人员能够进行更加高效的联合测试。

4.

嵌入式/物理系统测试

在嵌入式/物理系统测试场景中，SIL Kit用于测试与物理硬件接口直接交互的嵌入式系统。此类系统通常包含各种传感器、执行器以及其他物理I/O设备。

嵌入式系统的软件与物理硬件接口直接交互，涉及到传感器、执行器等设备的数据交换。

需要在没有完全依赖硬件的情况下，模拟和测试系统的功能。

SW接口通过SIL Kit的自动生成适配器代码（SIL Adapter）进行连接，支持物理I/O和传感器/执行器数据的发布/订阅。

SIL Kit能够通过自动生成的适配器代码（SIL Adapter），将嵌入式系统的接口直接与SIL Kit进行连接，实现传感器、执行器数据的模拟与测试。通过SIL Kit的数据发布/订阅机制，系统能够在虚拟环境中高效测试与物理硬件的交互，而不需要实际硬件的支持。这种虚拟化和仿真能力为开发人员提供巨大的便利，尤其在硬件资源紧张或者硬件尚未准备好时，能够进行有效的功能验证和调试。

面向整车E/E虚拟化模型开发，在仿真与虚拟化SIL系统中间件SIL Kit加持下，Vector持续开发SDV虚拟化工具链，在工程师熟悉的总线与HIL平台CANoe上扩展增强各等级的虚拟化工具与方法论，以便更好地服务用户构建“L1-L3-HIL”测试验证技术路线。

多样化的第三方工具对接与扩展生态

– 各类适配已经免费开源

为了满足构建整车E/E虚拟化平台开发和测试中多样化的需求，SIL Kit通过一系列适配器与扩展工具，实现与第三方工具的深度集成。这些适配器覆盖硬件仿真、虚拟网络、汽车总线、动力学仿真、场景仿真、车联网仿真、通用输入输出设备以及功能单元仿真等多个领域，为用户提供灵活、高效的开发与测试支持，CANoe用户无需开发可直接配置使用。

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SIL Kit Adapter for QEMU：硬件仿真集成

SIL Kit适配器支持与QEMU（一个开源的硬件仿真器和虚拟化平台）的深度集成。这种方式使得开发者可以轻松将QEMU中运行的系统连接至SIL Kit环境中。通过该适配器，开发者可以：

创建并设置QEMU映像，搭建与真实硬件类似的虚拟环境。

在SIL Kit环境中运行仿真系统，实现虚拟与现实之间的数据交互。

利用示例应用进行通信验证，测试仿真硬件与其他系统组件的协作能力。

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SIL Kit Adapter for TAP Devices：虚拟网络接口集成

该适配器用于将SIL Kit连接至TAP设备，从而模拟虚拟网络通信。开发者可以通过以下方式使用此适配器：

搭建TAP设备环境，模拟以太网通信。

在Linux或Windows环境中运行示例应用，实现虚拟网络中的数据交换。

高效测试多节点网络通信，为真实环境部署提供可靠保障。

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SIL Kit Adapter for Virtual CAN：虚拟CAN支持

SIL Kit还支持通过Virtual CAN（SocketCAN）与虚拟CAN网络接口集成。这种适配器专为Linux环境设计，特别适用于汽车领域的通信测试：

模拟和测试基于CAN协议的车辆通信。

提供高精度的总线数据传输能力，支持开发者验证多节点通信的可靠性。

可用于构建虚拟环境中的完整车辆网络系统。

注意：由于WSL/WSL2内核不支持SocketCAN，该适配器仅限于Linux操作系统。

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SIL Kit Adapter for Generic Linux IO：通用Linux IO设备支持

该适配器扩展SIL Kit与通用Linux IO设备的对接能力，例如字符设备或GPIO芯片。通过这种方式，开发者可以：

构建通用的Linux开发环境，快速进行适配器开发。

使用SIL Kit发布/订阅机制，测试与实际物理IO设备的交互能力。

在WSL/WSL2环境中支持Advalues和字符设备模式。注：GPIO模式需要自定义内核编译。

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SIL Kit FMU Importer：FMU集成与仿真

SIL Kit FMU Importer是SIL Kit专为功能单元仿真（FMU，Functional Mockup Units）设计的扩展工具。该工具能够：

将FMU导入SIL Kit，作为参与者与其他系统组件协作。

通过配置文件实现全自动的无用户交互操作。

支持多个FMU单元同时运行，进行系统级的联合仿真。

结语

SIL Kit作为高效、灵活、开源的整车E/E虚拟化与SIL“底座”中间件，凭借其强大的跨平台通信能力、时间同步与系统控制功能，以及与第三方工具的无缝对接，已经成为嵌入式系统开发和汽车电子测试领域的核心技术之一。开源SIL Kit能为工程师提供高效、稳定、可靠的解决方案，帮助企业降低开发成本，缩短时间周期，同时提升系统的整体质量与稳定性。对于VDA倡导的汽车电子SIL架构，Vector已经提供包括云端部署的完整解决方案。仿真与虚拟化SIL系统中间件SIL Kit下载链接：https://github.com/vectorgrp/sil-kit