Testes virtuais: como engenheiros auto descobrem falhas antes de ligar o primeiro cabo (V-ECUs)

Na última década, o veículo definido por software deixou de ser uma expressão de moda e afirmou-se como um padrão do setor. A inovação liderada por hardware está a atingir os seus limites; a verdadeira diferenciação acontece agora no software. Mas, embora o software impulsione o progresso, a sua integração e validação em veículos reais tornam-se frequentemente um bloqueio. Os testes em bancada não conseguem acompanhar os ciclos modernos de entrega.

O seguinte artigo foi escrito por Oleksandr Horbachenko, Mobility Cloud Practice Lead na Intellias.

1. Aumentar os testes de hardware

Os OEM mais maduros deixaram de depender apenas de bancadas e protótipos por uma razão. Os rigs físicos serializam o trabalho e os defeitos surgem tarde - exatamente quando a correção é mais cara. Não é possível paralelizar milhares de cenários ou reproduzir facilmente casos extremos. O comportamento de rede (CAN/FlexRay/Ethernet/DoIP) muitas vezes não é testado até à semana de integração.

Além disso, as trocas de hardware, as ligações elétricas instáveis e a disponibilidade limitada do equipamento fazem com que a integração contínua se torne mais gestão de calendário do que feedback de engenharia. A conformidade também sofre: as evidências ficam dispersas entre registos de laboratório e cadernos, em vez de serem geradas automaticamente.

Os V-ECUs (unidades de controlo eletrónicas virtuais) invertem essa equação. Permitem executar código de produção ao nível de abstração adequado, refletir as comunicações antecipadamente na cloud e reservar os laboratórios de hardware para o que só o hardware pode provar. Tudo o resto é antecipado - tornando-se repetível, reprodutível e totalmente rastreável. Uma combinação flexível de V-ECU e pipeline cloud desloca a integração para montante, mantendo os laboratórios focados em questões de hardware.

2. Como funciona

Um V-ECU é uma representação SIL (software-in-the-loop) de uma ECU que permite aos OEM integrar, testar e depurar independentemente de rigs físicos. As plataformas maduras suportam agora vários níveis de abstração - aplicação, middleware, sistema operativo - e interfaces automóveis padrão.

Na prática, acontece o seguinte: chega uma alteração e o pipeline é ativado. Obtém o código e os testes mais recentes da ECU, compila-os numa forma executável para o V-ECU e inicia um modelo de software limpo juntamente com uma rede veicular simulada. Os testes são executados em paralelo na cloud, e aquilo que antes ficava em fila nas bancadas escassas passa a concluir em minutos.

Quando os resultados chegam, registos e métricas são capturados automaticamente e ligados aos requisitos relevantes, gerando evidências de segurança e cibersegurança sem esforço adicional. Se algo falhar os critérios de qualidade, a alteração é travada; se passar, é integrada. O processo é simples: registar a alteração, testar o software num ambiente virtual fidedigno, recolher as evidências e avançar apenas com o que cumpre todos os requisitos.

3. O Stack de Referência

3.1. V-ECU runtime

Algumas plataformas tornam o teste virtual viável em níveis vECU 0-3.

• Synopsys Silver suporta V-ECUs para integração ao nível de aplicação, middleware e SO. Permite testagem e integração virtual antecipadas antes de existir hardware. A colaboração entre Synopsys e AWS suporta o desenvolvimento de sistemas de teste complexos, oferecendo aos engenheiros informações profundas sobre o estado de chips e software ao longo do ciclo de vida.
• ETAS VECU-BUILDER gera ECUs virtuais como FMUs de co-simulação FMI 2.0/3.0, tornando-as portáteis entre toolchains e fáceis de integrar em setups SIL existentes. Pode ser combinado com ISOLAR-EVE para fluxos centrados em AUTOSAR.

3.2. Simulação de rede e rest-bus

• Elektrobit EB Assist é um conjunto maduro de ferramentas e hardware para desenvolvimento ADAS (Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor) e condução automatizada. Inclui captura e reprodução de dados, simulação de bus/rest-bus e um framework modular para construir e validar pipelines de perceção ou controlo.

3.3. Infraestrutura de cloud e conformidade

Para execução e conformidade, o setup é mais genérico. O uso de AWS Graviton para workloads ARM, com serviços geridos de artefactos e logs, oferece um ambiente de teste escalável e eficiente.

O Polarion Automotive complementa isto ao unificar requisitos, gestão de alterações e variantes, gestão de testes e evidências prontas para auditoria ao longo do ciclo de vida. Mantém rastreabilidade end-to-end e inclui templates para ISO 26262, ASPICE e ISO/SAE 21434.

4. Opções de design que compensam

4.1. Tempo até ao primeiro teste

Mantém-no dentro de poucos minutos após cada alteração. Um feedback rápido transforma mais o comportamento das equipas de engenharia - e a qualidade global - do que qualquer dashboard alguma vez conseguirá.

4.2. Shift left

Virtualiza a maioria dos testes de integração antes de usar rigs. V-ECUs L1-L3 (ex.: Silver) e fluxos baseados em FMU (ex.: ETAS) tornam possível abandonar setups "bench-first" sem comprometer a fidelidade.

4.3. Escolher a abstração certa

Não modeles em excesso. A maioria dos programas obtém o melhor ROI em L2/L3 - nível SO, sem modelos completos de planta.

4.4. Espelhar os buses cedo

Muitos imprevistos tardios surgem de incompatibilidades CAN/FlexRay/Ethernet. Cal/XCP e toolboxes EB Assist reduzem o risco de comunicação antes da integração de hardware.

4.5. Manter cloud e carro próximos

Se o veículo tem como target ARM, usa Graviton em CI e segue padrões ao estilo SOAFEE. Paridade arquitetural poupa tempo e reduz dores de porting.

4.6. Tornar a rastreabilidade um subproduto

Automatiza ligações teste-requisito e geração de evidências. Quando os dados de conformidade são produzidos por build, auditorias tornam-se exportações, não projetos.

5. Conclusão

Os V-ECUs não substituem o laboratório, mas mudam a forma como o utilizamos. Ajudam as equipas a antecipar a descoberta de defeitos, refletir o comportamento real da rede mais cedo e gerar artefactos de conformidade automaticamente. A tecnologia já está a transformar a forma como as empresas automóveis líderes integram e validam software.

À medida que amadurecem, os V-ECUs irão suportar mais configurações e programas, permitindo semanas de lançamento mais calmas e menos surpresas tardias. A direção é clara: a integração virtual deixou de ser uma experiência - é a nova base da mobilidade fiável definida por software.