基于PREEvision 的汽车电子电气架构工具链研究

匡小军，唐香蕉，周 涛，苏文胜，裴军伟，唐凤敏

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；2.中国汽车技术研究中心，天津 300300）

随着近几年德国VECTOR的电子电气架构工具PREEvision软件在国内的大量应用，基于模型的架构设计越来越得到大家的认可。由于汽车架构设计中涉及到大量的工作内容，需要不同角色的工程师参与进来，必然会涉及到各种格式的文档交互，原有的已经成熟的应用软件，也要参与到架构设计中，综上，必然要解决PREEvision软件与其他软件的交互问题，软件接口开发内容应运而起。基于PREEvision完整的层次结构，将PREEvision作为汽车电子电气架构工具链的数据库角色，打通各应用软件与PREEvision的接口，从而获得完整的工具链内容。

1 基于PREEvision的工具链介绍

PREEvision是一款自上而下 （Top-Down）基于模型的电子电气架构辅助设计软件工具。其核心的技术就是基于模型的开发，实现了层与层之间相互渗透和便于用户评估，建立一个遵循单源原则 （single-source）的系统数据平台。内容包括了需求开发、逻辑功能定义、SWC设计、网络架构、功能分配、电气原理系统和线束设计、拓扑结构设计以及变型管理设计，新版本添加了功能安全设计、SOA设计及API设计等，涵盖了汽车架构V字型左边的全部内容。PREEvision工具经过大量的实践，已经充分发挥出其作用，成熟地运用到汽车电子电气架构设计中。

基于PREEvision的工具链开发，实质上是PREEvision软件与其他软件的接口开发内容。根据电子电气架构开发的流程及内容，开发了一套比较完善的工具链 （图1），打通了固定Excel格式的Feature列表与需求层的接口开发、固定Word格式的子系统功能规范与Requirement的接口开发、Simulink与逻辑架构层模型的接口开发、固定Excel格式的通信矩阵与DBC／通信层模型的接口开发、EB Cable软件与电气原理层模型的接口开发、CATIA软件与拓扑层模型的接口开发等内容，全面有效地将所有相关联的架构内容有机集合起来，大大提升了工作效率与设计品质。

图1 基于PREEvision的电子电气架构工具链示意图

本文将着重介绍基于PREEvision的工具链各接口开发原理，及利用工具链提升的效益。

2 接口开发内容

2.1 固定Excel格式的Feature列表与需求层接口开发

需求开发是电子电气架构设计的开端内容，需要开发整车的配置表及基于功能的Feature列表，主机厂传统上会用成熟的Excel表格来开发，PREEvision也有用于需求开发的需求层：Feature与Requirement，但没有Excel软件灵活。为了方便快捷地实现需求设计，开发了Excel格式的Feature列表与需求层的接口，并且此Feature列表是基于主机厂原有模板的，Feature列表开发后直接导入到需求层，不用再手动编辑或将列表调整为软件自带的模板样式，增强了PREEvision内容的融合度，大大节省了工作量。如图2、图3所示。

图2 固定Excel格式的Feature列表

图3 通过二次开发生成的需求层

开发接口前，定义了Feature列表的模板，然后在PREEvision中编辑算法，首先提取了Excel中的每个位置的信息，然后将这些信息赋予到PREEvision的模型元素上，从而达到接口开发的要求。

2.2 固定Word格式的子系统功能规范与Requirement的接口开发

在应用PREEvision做架构设计时，往往主机厂会根据需求，从整车模型上导出或导入相关的子系统功能规范，这些信息一般储存在Requirement的属性中，大量的文字内容，如果手动一条一条地建立，工作量大而且容易人为出错。基于PREEvision强大的二次开发功能，开发子系统功能规范与Requirement模型的接口，很有必要性。

接口设计中，以文档中的标题，作为坐标点，将标题生成为Requirement列，然后提取对应文字，转化为对应的Requirement属性，导入时注意规范中的表格内容，需要特定处理，可以将某些内容转化为其他层的内容或元素属性，规范中的图片，由于PREEvision软件的自身限制，无法自动导入，需要工程师手动添加到Requirement的属性中。导出对应的规范时，主机厂一般也会要求导出对应的逻辑框图、部件框图、通信内容等，需要综合考虑规范导出格式与提取的内容。如图4、图5所示。

图4 PREEvision导出的子系统功能规范示意图

图5 PREEvision内的接口开发算法示意图

2.3 Simulink软件与逻辑架构层模型的接口开发

PREEvision的逻辑架构层表达的是功能定义的内容，描述了senser、actuator、logical function等之间的信号交互情况，没有动态的内容。通过将逻辑架构层的模型信息提取出来，生成XML文件，然后在Simulink中编辑代码，识别XML文件，并解析为Simulink模型。基于此Simulink模型，添加动态的信息，从而实现功能的动态仿真。如图6所示。

图6 逻辑架构层模型与Simulink接口原理图

2.4 线束软件EB Cable与电气原理层模型的接口开发

EB Cable软件是专门做线束的工具，PREEvision也有线束层及电气原理层专门设计线束的内容，但这些内容是服务于架构设计的概念阶段，在细节与习惯上，主机厂一般没有将模型导出为生产用输出物，所以将概念阶段的线束设计内容导出来，放到EB Cable中进行更深层次的设计，从而将架构设计内容无缝隙地与深层线束设计关联起来。

打通EB Cable与PREEvision接口时，首先从电气原理层模型中提取了相关的元素内容，例如usage location、part number、template comment、module、control criteria、PIN、pin-comment、pin-potential、potential-comment等信息，并输出固定模板的Excel表格，然后在EB Cable中开发表格识别的算法，将表格信息转化为EB Cable的模型。在接口开发工作中，大部分代码开发放在了EB Cable中，PREEvision按照表格要求，做了提取相关元素的Table设计。如图7、图8所示。

图7 PREEvision提取的线束信息表格

图8 线束信息转化为EB Cable线束模型

由于线束设计流程的限制，往往是将PREEvision的线束内容，导入到EB Cable中，所以接口开发时，只做单向的就能满足设计需求。

2.5 CATIA与拓扑层模型的接口开发

PREEvision的拓扑层设计是基于2维或2.5维的线束安装布置图，主要是用来评估不同架构方案的线束信息。在拓扑层建模时，可以将3维的CATIA模型导入到PREEvision中，将线束布置信息转化为对应的安装布置模型，节省了拓扑层建模，关联了3维模型。接口开发时，采用了单向设计，将CATIA的线束信息提取到固定模板的Excel表格中，然后在PREEvision中开发相关代码，将表格信息转化为拓扑层模型元素，并建立元素之间的关联。如图9、图10所示。

主机厂在导入CATIA模型时，会考虑架构设计的流程及时间节点等信息，在PREEvision做新车型架构设计的概念阶段时，往往CATIA设计还没有开始，此时可以将与新车型类似的旧车型的CATIA模型导入进来，然后进行相关调整，基于此拓扑层进行架构评估工作，从而提高设计进展与品质。

图9 PREEvision与CATIA接口开发原理示意图

图10 导入后的拓扑层内容

3 结束语

本文主要介绍了基于PREEvision的汽车电子电气架构工具链相关的研究，阐述了Feature列表、子系统功能规范、Simulink功能仿真、EB Cable线束开发、CATIA安装布置设计等内容的接口开发原理。后续工具链开发上，在网络接口开发、CHS接口开发等内容可以根据需求来进行设计，同时PREEvision自身也有大量的接口内容，包括ReqIF接口、KBL接口、AUTOSAR接口等，这些软件自带内容在架构设计中会大量使用，未在工具链开发中详细阐述。基于PREEvision工具链的架构设计，能够保证开发数据和整个模型的一致性，同时能够进行数据的跟踪和一致性检查，快速实现设计更改的同步以及错误源的快速定位，实现架构的量化评估［3］。基于PREEvision的工具链快速推进了国内汽车企业的整车电子电气架构设计工作的步伐，已经成功应用到主机厂电子电气架构上，具有很高的使用和推广价值。