新思科技Silver解锁FreeRTOS虚拟ECU潜能

虚拟 ECU 在 ECU 开发和验证中的重要性

虚拟 ECU（vECU）极大地改变了汽车行业的软件开发与测试方式，通过在虚拟环境中仿真物理 ECU 的功能，vECU 加速了软件开发和测试进程，大幅减少了对物理硬件的依赖。这使得软件团队即便在尚无实际硬件的开发初期也能启动开发和测试工作。更重要的是，它能支撑软件定义汽车（SDV）流程（如持续集成与持续部署），在整个软件生命周期中均可利用 vECU，实现功能开发和漏洞修复的快速迭代。

因此，对于新思科技 Silver 这类软件在环（SIL）工具而言，满足行业最新需求至关重要，比如支持 FreeRTOS 等开源操作系统的虚拟化，这使客户能够在已知的熟悉的流程中使用 Silver 构建 vECU。Silver 工具极大简化了创建基于 FreeRTOS 的 vECU 流程，实现了基于 FreeRTOS 的 vECU 的确定性执行和测试场景可复现。

FreeRTOS 在汽车 ECU 中的使用

数十年来，汽车软件领域一直由 AUTOSAR Classic 标准主导，这是一项可靠但较为繁重的标准。但近年来，原始设备制造商（OEM）和供应商正越来越多地探究像 FreeRTOS 这样的轻量级替代方案。这个曾被认为是微控制器或物联网专用的系统，如今开始在汽车架构中逐渐广泛被应用。

在 SDV 时代，OEM 不再单纯依赖 AUTOSAR Classic 来开发实时专用 ECU。尽管 FreeRTOS 并非 AUTOSAR Classic 的等效替代品，但它为嵌入式设备开发者带来了显著价值。FreeRTOS 是一款轻量级开源实时操作系统（RTOS），特别适合对资源需求较低的应用。它基于 FreeRTOS 许可证发布，这是一种类似 MIT 的宽松许可证，且支持所有主流架构（Arm、RISC-V、MIPS、英特尔），使开发者在选择合适的微控制器（MCU）和半导体供应商时具有很大的灵活性。例如，英飞凌也在其 MCU 入门套件中提供了 FreeRTOS 支持。

OEM 使用 FreeRTOS 的益处：

价值	描述
轻量级占用	最小化 RAM/ROM 使用量，适用于成本敏感型平台
开放许可	无许可费用，无供应商锁定
可移植性	可在多种架构上运行（如ARM Cortex-M、RISC-V）
敏捷和透明	可直接获取代码，快速定制， 非常有利于早期项目阶段
适配 DevOps	可轻松集成到 CI/CD 流水线及现代化开发流程中

另一方面，FreeRTOS 并未提供现成的车规级中间件栈及相关工具。由于缺乏通信、诊断、系统状态管理等关键中间件功能，OEM 开发者不得不另辟蹊径，寻找个性化解决方案。因此，如今的 OEM 厂商尝试基于 FreeRTOS 与 AUTOSAR Classic 模块的混合解决方案也就不足为奇了。

事实上，这也带来了一系列挑战：

挑战	描述
缺乏标准化软件架构，且需要在异构软件层上打造解决方案	每家 OEM/一级供应商都必须定义自己的软件组件和架构层，可能会导致意外的不兼容性和异常行为。当跨项目与不同行业合作伙伴对接时，会有一定的风险。
维护和长期支持	基于 FreeRTOS 的项目需要较强的内部管理。
若无完善的版本控制和更新管理，技术债务会迅速累积。

尽管 AUTOSAR 依旧是安全关键型 ECU 的主流解决方案，但 SAFERTOS2 也为在安全关键型系统中使用 FreeRTOS 提供了一种解决方案。

此外，我们正目睹市场向以下领域的明确转型：

基于微服务的架构

区域控制器

软件定义汽车

这些概念需要模块化、可扩展的软件予以支持，而在诸多领域，AUTOSAR Classic 显得过于僵化且资源占用过高。FreeRTOS 正在填补这一空白，不断获得更多市场份额。

新思科技在基于 FreeRTOS 控制器 SIL 仿真验证方案的领先地位

一直以来，新思科技 Silver 始终致力于提供与软件栈及框架无关的仿真解决方案。如今，这一努力使得客户能够使用同等成熟的仿真能力与专业技术，探索和应用诸如 FreeRTOS/SAFERTOS 等用于汽车软件开发的新方法。Silver 提供了一套全面的车规级开发验证环境（同样适用于基于RTOS的ECU），其特性包括：

vECU 创建及与广泛协同仿真和第三方工具生态的集成，实现基于汽车标准的闭环、多节点验证与确认

仿真时间与主机系统时间解耦，确定性的任务调度，确保仿真结果可复现

支持单核与多核仿真，实现逼真的模拟运行

提供仿真运行直观的交互性激励、测量与调试操作功能

具备交互式 UI 与无图形界面的仿真执行能力

支持 Windows 与 Linux 系统

等等

上述特性远超其他 RTOS 模拟器功能，其他 RTOS 仿真器显然难以满足汽车软件开发与测试团队及其供应链的需求。

新思科技的解决方案不仅有助于提前产品量产（SOP）时间，还能推动前文所述的技术评估与决策过程“左移”。例如，可将资源密集型的 AUTOSAR Classic 软件组件移植到基于轻量级 RTOS 且运行于独立核的软件栈上。

以下视频展示了如何调试如下 Silver vECU 分布运行在 2 个核上：一个核运行基于 FreeRTOS 的车载充电组件，另外一个核运行基于 MICROSAR 的电池管理系统。

结语

综上，本文概述的一系列高级功能使得这套 vECU 解决方案成为汽车软件开发和验证领域的变革性工具，其强大的集成能力、确定性仿真、多核仿真及灵活的运行时选项，助力工程团队加快产品开发进度，并在项目早期做出明智的技术决策。凭借对行业标准的支持和跨平台兼容性，它超越了传统的实时操作系统（RTOS）模拟器，成为现代汽车软件项目不可或缺的利器。