PREEvision各层在电子电气架构建模中的开发要点

PREEvision工具为用户提供了一个完整的协同开发平台，不仅支持从电子电气系统需求阶段到产品系列开发的全过程，同时包括了对产品线及模型元素管理方面的内容。

 

图1 PREEvision工具EEA设计流程

 

本文重点围绕PREEvision工具在EEA设计阶段各层功能及建模要点进行描述（主要在EE perspective下）。

 

1  PREEvision产品目标（Product Goal）

产品目标（Product Goal）用于描述产品的设计目标，主要从设计需求层面开展建模设计。包括三个维度，即客户特征（Customer Feature）、需求（Requirements）以及用户用例（User Cases），是以三种不同视角以层次化及图形化去构建整车电子电气功能与非功能方面的需求。

 

1.1 客户特征（Customer Feature）

客户特征（Customer Feature）是作为整车电子电气系统设计第一步，也是工具建模开始的第一层，它以整车的feature与function清单为基础，在PREEvision工具中以图表的格式，按需求工程的层次来进行录入的。

 

模型开发要点：

• 的命名规则，包含对模型各层中全部Artifact的命名，便于协同工作时的统一性（以下各层相同）；
• 如果涉及变量管理，则需要在这一层就开始同步定义变量及变量之间的关系，继而模型化。

 

图2 客户特征（Customer Feature）

 

1.2 需求（Requirements）

需求（Requirements）用于描述具体功能与非功能需求，可以包括技术需求、结构需求、布置需求、法规需求、性能需求、EMC需求（或目标）等。目前最新版本9.5.3已经在属性定义上与需求管理工具Doors更加一致。

 

支持树形结构编辑及表格界面编辑的同时，还支持相关设计文档的嵌入。

 

模型开发要点：

• 应保证需求的准确性、完整性以及一致性；
• 需求层的Attribution定义尽可能的按需求的类型进行分包定义，对需求按类型划分层级；
• 应该对需求的级别进行定义，如Shall、Must、Will、Should等。

 

图3需求（Requirements）

 

1.3 用户用例（User Cases）

用户用例（User Cases）是站在用户的视角，涵盖角色，关联关系以及功能因果链关系的模型。这个模块目前在国内各个PREEvision用户中使用相对较少，但是随着正向开发以及SOA的发展应用，用户用例及场景分析将越来越重要，因此在这一层的建模工程将逐步应用起来。

 

图4 用户用例（User Cases）模型（图片来源：Vector）

 

PREEvision的需求层为第三方工具提供了功能丰富的导入和导出功能，例如在需求层可导入导出DOORS、Excel格式的需求描述文件。

 

2  PREEvision逻辑功能架构（Logical Function Architecture）

PREEvision工具在这一层是对功能逻辑进行建模，主要包括传感模块、逻辑模块以及执行模块的模型元素，通过接口（Interface）定义模型元素彼此之间的关系，通过数据（Data）定义彼此之间交互的具体信息，并最终形成逻辑架构模型。

 

模型开发要点：

• 定义好建模规范，尤其是模型的整体风格要求，如模型元素的尺寸、颜色、布置等要求（以下各层相同）；
• 在Library中按系统划分方式或负责人分工方式定义package，各负责人在定义好的package中定义好接口及数据类型（需要遵从集团级的命名方式），以跨系统间的接口调用；
• 定义Activity chain，以便更好的理解完整的功能链。

 

图5 功能逻辑模型

 

3  PREEvision软件架构（Software Architecture）

     PREEvision工具在这一层支持软件行为（Software behavior）模型设计、面向服务的架构（SOA）模型设计、软件架构模型设计以及面向对象的软件设计、诊断模型的设计。其中基于AUTOSAR Adaptive 的SOA设计是PREEvision在软件定义汽车概念中的一项最佳实践，主要的设计内容：服务定义、服务接口设计、SOA架构、软件架构、以太网通讯设计、服务部署/软件映射、Switch配置等内容。

 

模型开发要点：

• PREEvision工具的软件层模型重点面向应用层的设计；
• 在Library中按系统划分方式或负责人分工方式定义package，各负责人在定义好的package中定义好接口及数据类型（需要遵从集团级的命名方式），以跨系统间的接口调用3、SOA设计过程中VLAN尽量定义为10的倍数，避免后期产生错误；
• SOA设计中，注意自动生成的设置数据如果与设计数据不符，应及时调整；
• 必须确保ADT与相应的IDT的数据类型是兼容的，否则无法实现有效映射；
• AUTOSAR的“依赖（Dependency）”关系无法实现导入导出。

 

图6 SOA及软件设计流程与工作产品

 

图7 SOA、以太网及Switch设计编辑界面

 

图8 软件架构模型

 

通过这一层的建模，最终可导出ARXML格式的应用层软件文件，用于后续的软件详细开发，同时关乎设计的技术规范，如服务矩阵、以太网通讯矩阵、软件架构等也可通过报告形式自动生成。

 

4  PREEvision硬件网络架构（Hardware Network Architecture）

PREEvision工具在网络架构层是面向车载总线通讯的网络的建模设计。主要包括网络拓扑模型设计、通讯报文、信号路由模型设计，其中通讯设计涵盖了目前主流的CAN/CAN FD，LIN、Flexray以及Ethernet的通讯模型设计。

 

在这一层中，PREEvision还支持ARXML/DBC/LDF/FIBEX等数据库文件的无缝导入导出，如CANoe，Davinci等。

 

模型开发要点：

• 模块化的部件、总线、接口、信号等的artifact与其类属性尽量在Library中创建，以便产品的复用；
• 如果有特殊的路由规则及相关评估权重，需要在信号路由前对规则进行定义。

 

图9 网络拓扑模型

 

图10 通讯设计流程

 

图11 CAN总线通讯报文设计

 

5  PREEvision硬件部件架构（Hardware Component Architecture）

PREEvision工具在硬件部件层是面向ECU、系统/子系统电气原理、线束的建模设计。主要包括ECU架构模型设计、系统/子系统电气原理模型设计、电源分配模型设计、接地分配模型设计、线束原理模型设计。

 

在这一层中，PREEvision支持KBL文件的导出，通过二次开发实现与线束设计工具的无缝衔接，如Capital Design。

 

模型开发要点：

• 1、电源分配、线束中用到的元器件（device）种类较多，且重用度高，尽量在Library中定义模型元素，以便复用；
• 2、注意cable、core、schematic pin、splice、header、wiring connector、wiring harness inline connector、slot、cavity的区别与定义；
• 3、定义Header的Connector Prototype的时候需要确认对应线束端的Connector Type是否定义了对应的Connector Prototype;
• 4、注意pin脚定义时不同连接类型应使用不同的pin类型；
• 5、如果需要属性完整的KBL文件导出，Connector的slot和cavity必须定义完整；
• 6、线束模型设计中变量定义对“Must-Use”的应用。

 

图12部件模型

 

图13 部件原理模型

 

图14 电源分配模型

 

图15 线束原理模型

 

6 PREEvision物理架构（Geometry）

PREEvision工具在物理架构层是面向整车E/E系统（包括电子电器零部件、线束路由、线束分段、连接器、线束内嵌式连接器等）的安装布置信息的设计，可用于生成线束图(3D信息)，其中的相关属性信息可用于对线束系统的计算评估。

 

在这一层中，PREEvision支持KBL文件的导入与导出，以实现与线束设计/生产工具的无缝衔接，如Capital Design。

 

模型开发要点：

• 需要分别在两个图中实现物理拓扑（三维数据布置）的设计和接插件的设计；
• 需要把硬件层的部件与安装位置的部件进行映射；
• 线束原理图（硬件层）、线束图及布置图的设计对专业要求较高，因此，建模人员尽量以线束设计人员为主。

 

图16 物理架构模型（图片来源：Vector）

 

7  映射（Mapping）

PREEvision提供了电子电气系统设计的上下游关联关系的功能，涵盖了从需求层到最后的物理架构层的全部模块内容，主要用于保证设计的一致性和可追溯性，在应用PREEvision工具进行架构开发时，应尽可能的定义好上下游的映射关系。

 

相应的，可以在每个模型元素（artifact）的属性中Mapping下查阅与其相关的全部映射关系，也可以在mapping view的模式下查阅全局的映射关系。

同时模型的一致性检查功能也可以实现对模型的检索，以提供未实现映射的内容。

 

8 信号路由(Signal Routing)/线束路由(WH Routing)

系统逻辑架构/软件架构描述并提供了通信需求，硬件架构描述了ECU网络。逻辑架构或软件架构到硬件层（部件网络）的ECU映射完成后，相关的数据信息传递链就清晰了，继而系统信号也相应的产生了。

 

信号路由支持以下功能：

• 单独的算法支持计算信号最佳路由路径
• 用户自定义的权重函数进行路由成本的计算
• 网关自动路由支持
• 总线信号的实例化（信号传输）
• 路由结果分析

 

图17 线信号路由设计流程（图片来源：Vector）

 

PREEvision的线束路由提供了一种自动化机制，该机制将部件原理层的原理图连接嵌入到车辆的物理结构中，从而生成及调整线束，使其完全适合基础车辆物理结构，继而将部件和连接关系映射到车辆物理结构中的实际物理位置，形成物理架构，以及包含的物理参数信息。最终生成线束图及关键设计参数。

 

写在最后

 

PREEvision可以说集成了完整的汽车电子电气开发流程各环节的设计与管理工具链，功能十分强大，同时随着我们对此工具应用的逐步深入，也将在建模过程中发现更多的需要标准化操作与注意事项的建模要点。此外Vector 中国的Ready to Use方案也很贴近本土客户使用习惯，将来PREEvision工具在模型敏捷开发中将带来更好的用户体验。

 

PREEvision是德国Vector公司的一款面向汽车电子电气架构设计、开发及管理的专业工具，被OEM和零部件系统供应商的架构工程师、系统工程师、软件工程师等广泛使用。

 

北汇信息作为Vector中国的合作伙伴，不仅提供相应的工具和技术支持服务及培训，还针对不同的应用提供相应的解决方案，助力中国客户的研发效率提升，后续还会为大家带来进一步的案例介绍。

 

参考文档

[1] PREEvisionManual

[2] 文中部分图片来自于Vector