在科技飛速發展的今天，工程師和科學家們不斷面臨新的挑戰和機遇。MathWorks 作為全球領先的數學計算和仿真平臺，始終站在技術創新的前沿，推動各行各業的技術進步。從能源、汽車、醫療到通信，MathWorks 的基于模型設計（MBD）方法論正在改變著傳統的工程設計和開發流程。

本文將探討基于模型設計在不同的應用場景中如何加速科技創新的步伐，如從桌面到云端的安全可靠的嵌入式軟件開發，燃料電池系統和電動汽車熱管理系統仿真等等。

創新場景：從桌面到云開發安全可靠的嵌入式軟件

在技術創新過程中，使用工具和方法必須能應對當下面臨的挑戰和技術發展趨勢。傳統的MBD以模型為中心，在桌面環境中進行模型設計、分析、驗證，以及從模型生成嵌入式代碼。現代的系統越來越復雜，導致模型及開發團隊規模越來越大，系統開發也從桌面環境逐步向云端擴展，即基于云的系統開發和運維（DevOps）。基于 MBD 如何從桌面拓展到云端，以及在云環境下如何實現 MBD 自動化？參加MATLAB 深圳創新力研討會詳細了解 MBD 全流程及通過 CI/CD 實現 MBD 開發從桌面向云端的拓展。

使用基于模型的設計開發從桌面到云的安全可靠的嵌入式軟件

李敏， MathWorks 中國

經典場景：利用多物理域仿真技術構建燃料電池系統

隨著“雙碳”的加速落地，它所倡導綠色、環保、低碳的生活方式引導綠色技術不斷創新，持續推東產業結構和能源結構調整，也帶來了汽車驅動系統的持續變革。在乘用車領域，電池電動系統（BEVs）的電氣化趨勢日益明顯，而在輕型與重型商用車領域，燃料電池能則體現出優勢，即具有更低的重量和更少的充電時間，這對于商用車來說至關重要。在燃料電池開發過程中如何使用 MBD 加速技術探索？使用 MathWorks 提供的 Simscape 物理建模工具對燃料電池系統建模及選型，以及控制器模型，完成電池及控制器全系統建模，覆蓋了機、電、液及控制系統的相互作用及其潛在的技術限制，并模擬了系統性能表現。這種多物理域仿真工具不僅為燃料電池系統的設計提供了新的視角，也為商用車領域的電氣化轉型提供了強有力的技術支持。

利用多物理域仿真技術構建燃料電池系統

王夢佳， MathWorks 中國

經典場景：車載熱管理系統仿真

隨著電動汽車在全球范圍內的快速發展，高效的熱管理系統對于提高車輛性能、延長電池壽命以及增強乘客舒適度變得至關重要。仿真則是熱管理這個跨學科課題研究的重要工具。如何使用正向開發，從簡單到復雜搭建整車熱管理模型進行仿真，如何通過外置監督來監測系統效果和性能，如何在開發各階段通過仿真來迭代設計、優化整車能耗及測試驗證控制算法？ MathWorks 提供的系列工具能夠幫助工程師直觀地構建和分析電動汽車的熱管理系統，包括電池冷卻、電機和電力電子的熱管理，以及乘客艙的溫度調節。

車載熱管理系統控制的外置監督探索

黎家業，廣汽研究院

經典場景：從手動編碼到自動代碼生成加速嵌入式系統開發

在傳統的嵌入式系統開發中，手動編寫代碼通常是一個耗時且勞動密集的過程。基于模型的設計，可以直接從模型自動生成代碼，節省了人力和時間投入。在軟件最終部署到嵌入式硬件中，還需要和底層軟件集成，配置硬件。為加速這一過程，MathWorks 及合作伙伴提供一系列硬件支持包，如針對意法半導體公司的 STM32 處理器 STM32 Processors 和 STM32 Nucleo 的硬件支持包。通過這些工具，算法和底層硬件模塊可以快速地在模型中構建并進行多種測試，并直接轉換成高質量的產品級代碼，無縫部署到 STM32 微控制器上。這種方法不僅加快了產品的開發周期，還有助于降低由人工編碼引入的錯誤。

使用 MATLAB/Simulink 加速基于 STM32 的驅動系統開發

鄧湘怡 意法半導體研發（深圳）有限公司

創新場景：破解嵌入式軟件難題 —— 保障產品質量

產品質量是企業的生命線，而軟件質量是產品質量的重要組成部分。保證軟件特別是嵌入式軟件系統的穩定、可靠、安全是企業始終追求的目標。嵌入式軟件的開發由于受到微處理器、RAM 、ROM 和 IO 等硬件環境的影響，其調試、問題定位和測試驗證都很難像桌面或服務器軟件開發那樣便捷。當我們在系統集成和確認測試階段遇到一些棘手的問題，經常是食不甘味夜不能寐。

以測試用例驅動的單元測試，或者以代碼規范和常見錯誤檢查為目標的人工評審或工具檢查驗證手段，能幫助我們解決一部分問題，如高覆蓋度的單元測試/回歸測試，至少能確保基本功能的正確性，對編碼規范的檢查或多或少能消除一些低級錯誤。

結果如何？現實案例不斷打擊程序員和管理者，該做的都做了，遺漏在所難免。如果在系統驗證階段未能發現，產品發布出去，面臨的必然是召回和巨大的損失，甚至危及企業形象。

嵌入式軟件質量難題里，尤其是在復雜算法或業務邏輯代碼中，常常有以下情形中的一種或多種：

單元測試不僅要打樁，還要寫測試用例，（不涉及功能安全的情況下）常常只到函數覆蓋

防御式編程帶來過度設計，增加代碼的復雜度，不僅消耗有限的硬件資源，還進一步降低了測試的覆蓋率，而如何保證防御式編程本身不過度也是一種藝術

測試發現訪問越界或資源泄漏，極難定位

一般的分析工具的報告大量報警，真假難辨，評審耗時耗力

測試發現數值計算錯誤（溢出/除零等），解決了 n 處，還有沒有遺漏，完全沒信心

保證交付的產品穩定、可靠、安全是嵌入式設備開發企業的始終追求，如何在有限條件下，破解嵌入式軟件質量的難題是軟件開發與測試團隊必須應對的挑戰。

破解嵌入式軟件難題——解決量產產品中的小概率軟件 BUG

嚴小商，MathWorks 中國