基于模型的開發正變得越來越普遍。用戶通常希望能夠在設計的早期階段，利用基于模型的設計(MBD)和虛擬平臺(VPF)，從各個角度去驗證系統最終是否能夠建立。因此，瑞薩電子株式會社專門開發出了V字模型軟件方案用于解決制造的相關問題。

圖1：V字模型用于制造的相關問題

但在實際應用中，過度的人工干預和模糊的產品規格往往使得過程不連續，導致V字模型左側的半導體資產相關信息沒有被使用，繼而引發V字模型的右側頻繁出現錯誤和差距。以瑞薩電子早期的RH850 Multicore基于模型的開發環境為例，盡管它會自動將軟件分配給多個內核并對性能加以驗證，但在包含多周期控制的復雜系統中，所有軟件必須手動實現，包括RTOS和設備驅動程序。

這對日趨復雜的多核軟件設計來說不是一個好消息。

當前，高端汽車的軟件體積是智能手機的8倍左右，未來還會隨著自動駕駛的發展而不斷增加。軟件代碼行數也普遍超過1億行，根據紐約時報和IEE的預測，從2000年到2020年，高端汽車代碼行數將實現300倍的增長。但遺憾的是，傳統的多核軟件開發方法無法獲得正確的多核功能預估，為了得出準確的估算，設計團隊不但需要大量的時間，還需要具備包括系統、軟件、半導體和第三方工具使用在內的大量知識。

為此，瑞薩最近對其“Embedded Target for RH850 Multicore”基于模型的開發環境進行重大更新，尤其是面向用于開發汽車控制應用的多核微控制器。更新后的開發環境將支持在發動機和車身控制等系統中已經很常見的多周期控制(多個控制周期)系統的開發。即使在多核MCU的軟件開發場景中，這種基于模型的開發環境也很實用，并且可以減少日漸復雜的軟件開發負擔，尤其是自動駕駛汽車的控制系統開發。

圖2 RH850多核基于模型的開發環境

強力支持MBD多核軟件設計是此次更新的核心目標。通過與MBD工具(MATLAB/Simulink)的聯合仿真，用戶可以考量和闡明包括外部MCU在內的系統行為。他們可以利用基于模型的并行化工具自動分配計劃或是為目標MCU自動生成多核代碼，無需安裝繁瑣的工具，也不需要考慮到軟件的實現。此外，通過高精度MCU仿真器，用戶還能夠詳細分析環境，并評估在多核MCU上的實際運行過程。

圖3 多核MBD環境的影響

現在，為了滿足對發動機和車輛性能不斷提高的要求，同時縮短產品開發時間，通過該開發環境支持的多周期控制，可以從多周期控制模型中直接生成多核軟件代碼，從而實現在仿真中評估執行性能。不僅在軟件開發的最初階段就能夠估算執行性能，還可以輕松地將驗證結果反饋到模型本身。在開發過程前期就讓系統開發的完整性得到改進，還可以顯著減少開發更大規模和復雜性的軟件系統的負擔。

更新版“Embedded Target for RH850Multicore”基于模型的開發環境的關鍵特性包括：

l 支持多周期控制，可顯著降低多核軟件的開發負擔

控制功能開發需要多周期控制，例如發動機控制中的進氣/排氣周期，燃油注入和點火周期以及車輛狀態驗證周期。Simulink控制模式能夠生成RH850 多核代碼，而將該技術應用于多周期控制就可以直接生成多核代碼，即使是包含多個周期的模型(如引擎控制)也可以直接生成多核代碼。瑞薩電子還為RH850集成開發環境CS+提供了一個選配件—一款可以精確測量時間并與實際系統保持一致的循環精度模擬器。使用該選配件可以在軟件開發的前期階段估算多核MCU模型的執行性能，這將可以顯著縮短軟件開發周期。

圖4 發動機多周期控制的多核運行

l 符合基于汽車模型開發的業界實操標準JMAAB控制建模準則

日本MBD汽車咨詢委員會(JMAAB)是一個致力于推動汽車控制系統基于模型開發的組織。該組織推薦了JMAAB控制建模準則中的幾種控制模型。其中，瑞薩電子在此次更新中提供的 Simulink調度程序塊符合(Alpha)類型，會在上層設置一個調度層。這使它可以在沒有操作系統的情況下遵循多周期單任務方法，執行Simulink模型中的核心規范并進行同步，然后自動生成RH850多核代碼以實現確定性操作。

圖5 符合JMAAB控制建模準則

l 對多系統集成 ECU 進行整體操作性驗證

隨著當今汽車電子控制程度的不斷提高，較小規模系統的電子控制單元(ECU)也在向集成化發展。現在通過支持多周期控制，可以讓多核微控制器更容易地操作具有不同控制周期的小型系統，從而驗證集成了多個系統的整個ECU的操作。

圖6 對多系統集成ECU進行整體操作性驗證

新的基于模型的開發環境可實現對RH850/P1H-C雙核MCU的支持，而對多達六個核的RH850/E2x系列MCU的支持，以及將此開發環境部署到包括“R-Car”系列SoC在內的整個Renesas Autonomy平臺也在計劃中。

圖7 Embedded Target for RH850 Multicore規劃圖

瑞薩電子將進一步提高基于模型的軟件開發效率，包括來自合作伙伴公司的基于模型的并行化工具，并加強相關的支持多周期控制的執行性能評估，包括操作系統的評估。