金庸筆下的武俠世界里，掌握一門(mén)內(nèi)功心法是獨(dú)步武林的基礎(chǔ)。在汽車(chē)電子領(lǐng)域，也有著這樣的內(nèi)功心法——V模型的開(kāi)發(fā)流程。

開(kāi)發(fā)模型有很多，包括增量式、原型式、螺旋式、噴泉式、W模型等，但在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，V模型被應(yīng)用最多。所以，掌握好這門(mén)心法，才能更好地做好開(kāi)發(fā)工作。

汽車(chē)開(kāi)發(fā)的基本模式

你我都知道，在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，汽車(chē)概念首先被分解成系統(tǒng)和組件，然后重新整合成整車(chē)，那么怎么拆就是一個(gè)問(wèn)題。

當(dāng)前，新能源整車(chē)及三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要采納ASPICE V模型開(kāi)發(fā)模式。

ASPICE全稱(chēng)為“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”，即汽車(chē)軟件過(guò)程改進(jìn)及能力測(cè)定模型，是汽車(chē)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)。

而V模型是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型，它強(qiáng)調(diào)測(cè)試和軟件開(kāi)發(fā)各階段之間的關(guān)系。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，最為常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)模型是V模型。V模型因其開(kāi)發(fā)過(guò)程展現(xiàn)的形式與英文字母“V”非常相似而得名。V模型具有與瀑布模型相同的順序設(shè)計(jì)過(guò)程，每個(gè)階段都必須在下一個(gè)階段開(kāi)始前完成，同時(shí)相應(yīng)的測(cè)試計(jì)劃應(yīng)與對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)階段并行進(jìn)行。

軟件開(kāi)發(fā)V模型，圖源｜《智能汽車(chē)：電子電氣架構(gòu)詳解》

V模型從瀑布模型而來(lái)，1970年溫斯頓·羅伊斯（Winston Royce）提出瀑布模型，將軟件生命周期分為若干階段和固定的順序，形如瀑布流水，最終得到軟件產(chǎn)品。

瀑布模型將軟件生命周期劃分為：制定計(jì)劃、需求分析、軟件設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、軟件測(cè)試、.運(yùn)行維護(hù)。

瀑布模型的優(yōu)點(diǎn)是為項(xiàng)目提供了按階段劃分的檢查瀑布模型查點(diǎn)；當(dāng)前一階段完成后，只需要去關(guān)注后續(xù)階段；可在迭代模型中應(yīng)用瀑布模型。不過(guò)，瀑布模型各個(gè)階段的劃分完全固定，階段間產(chǎn)生大量文檔，極大增加工作量。此外，由于開(kāi)發(fā)模型為線(xiàn)性的模型，用戶(hù)只有等到過(guò)程末期才能見(jiàn)到開(kāi)發(fā)成果，從而增加開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，早期錯(cuò)誤可能要等到開(kāi)發(fā)后期的測(cè)試階段才能發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而帶來(lái)嚴(yán)重后果。

V模型則是Kevin Forsberg & Harold Mooz在1978年提出，V模型強(qiáng)調(diào)測(cè)試在系統(tǒng)工程各個(gè)階段中的作用，并將系統(tǒng)分解和系統(tǒng)集成的過(guò)程通過(guò)測(cè)試彼此關(guān)聯(lián)。

實(shí)際生產(chǎn)中的V模型

不過(guò)，光是這么個(gè)模型，其實(shí)還是很理想化的模型，在實(shí)際生產(chǎn)中，V模型要復(fù)雜的多。

在實(shí)際的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，鑒于測(cè)試驗(yàn)證的反復(fù)性、功能需求的迭代更新等多重因素，往往會(huì)涉及多個(gè)版本的發(fā)布。因此，真正的開(kāi)發(fā)流程是由一系列相互關(guān)聯(lián)的“小V”模型串聯(lián)而成，這些“小V”模型共同構(gòu)建了一個(gè)更為宏觀(guān)、綜合的“大V”模型，以適應(yīng)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的多樣性和復(fù)雜性。

復(fù)雜軟件開(kāi)發(fā)模型示意，圖源｜《智能汽車(chē)：電子電氣架構(gòu)詳解》

在實(shí)際運(yùn)作中，整車(chē)的開(kāi)發(fā)任務(wù)又會(huì)被切割到各個(gè)域，然后又被逐漸分解到系統(tǒng)、部件，以及部件內(nèi)的組件（軟件、硬件、機(jī)械等），所以整個(gè)V模型會(huì)更為復(fù)雜。

如下圖所示，每個(gè)車(chē)型的研發(fā)周期可以看作一個(gè)獨(dú)立的“大V”模型，“大V”模型中的子研發(fā)階段（系統(tǒng)集成節(jié)點(diǎn)之間）可以看作“小V”模型。每個(gè)系統(tǒng)研發(fā)周期可以視作獨(dú)立的“大V”模型，它又由多個(gè)“小V”模型串聯(lián)而成。

整車(chē)開(kāi)發(fā)中的V模型分解示意圖，圖源｜《智能汽車(chē)：電子電氣架構(gòu)詳解》

V模型開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)明確劃分了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與分析活動(dòng)（位于模型左側(cè)）以及設(shè)計(jì)結(jié)果的測(cè)試與驗(yàn)證活動(dòng)（位于模型右側(cè)），兩側(cè)互為補(bǔ)充，共同構(gòu)建了一個(gè)完整且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_(kāi)發(fā)流程。

從V模型結(jié)構(gòu)中，我們可以看出，測(cè)試驗(yàn)證環(huán)節(jié)與開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)處于同等重要的地位，是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

盡管當(dāng)前許多車(chē)企從互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域借鑒并引入了“敏捷開(kāi)發(fā)”的理念，但汽車(chē)類(lèi)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程依然以V模型作為其主干結(jié)構(gòu)。

ASPICE設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，圖源｜ RIO電驅(qū)動(dòng)

V模型上的工具

那么在每個(gè)階段，又有什么工具，來(lái)支持各個(gè)階段的開(kāi)發(fā)工作。以下是對(duì)這些階段的工作目標(biāo)，常用工具鏈及其相應(yīng)的供應(yīng)商：

1. 需求分析階段

需求管理工具：DOORS（IBM），Jama Software，Polarion（Siemens）

需求建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），MagicDraw（No Magic）

2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段

系統(tǒng)建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），Rhapsody（IBM）

仿真和驗(yàn)證工具：Simulink（MathWorks），Modelica（OpenModelica）

3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

軟件設(shè)計(jì)工具：UML建模工具（如Enterprise Architect，MagicDraw）

硬件設(shè)計(jì)工具：Altium Designer，Cadence，Mentor Graphics（Siemens）

4. 實(shí)現(xiàn)階段

集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）：Eclipse，Keil（Arm），IAR Embedded Workbench

版本控制工具：Git，SVN（Subversion），Jenkins

5. 單元測(cè)試階段

測(cè)試框架：Google Test，CppUnit，JUnit

測(cè)試覆蓋率工具：gcov（GCC），Bullseye Coverage

6. 集成測(cè)試階段

集成測(cè)試工具：Vector CANoe，National Instruments（NI TestStand）,VT-System(Vector)

仿真工具：Simulink，MATLAB

7. 系統(tǒng)測(cè)試階段

測(cè)試管理工具：HP ALM(Application Lifecycle Management)，JIRA

硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試工具：dSPACE ，ETAS LABCAR ，Vector Informatik

8. 驗(yàn)收測(cè)試階段

工具鏈和供應(yīng)商：HP ALM，JIRA，TestRail（Gurock）

9. 維護(hù)階段

問(wèn)題追蹤工具：JIRA，Bugzilla，Redmine

配置管理工具：Git，SVN，Perforce

把敏捷開(kāi)發(fā)加入V模型

最近一段時(shí)間，汽車(chē)交付越來(lái)越快，甚至出現(xiàn)一年一車(chē)的盛況。V模型的局限性也越來(lái)越明顯，V模型的測(cè)試過(guò)程是在開(kāi)發(fā)過(guò)程的后期進(jìn)行的，這意味著問(wèn)題在測(cè)試階段被發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致較高的修復(fù)成本。

為了補(bǔ)足V模型的缺點(diǎn)，將敏捷開(kāi)發(fā)和V模型結(jié)合使用是全新的方法，也就是將敏捷原則嵌入到V模型中。

顧名思義，敏捷開(kāi)發(fā)是一種迭代式、增量式的開(kāi)發(fā)方法，強(qiáng)調(diào)對(duì)需求變化的快速響應(yīng)和持續(xù)交付有價(jià)值的軟件，將其用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)敏捷迭代。

通過(guò)結(jié)合敏捷開(kāi)發(fā)和V模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的全面評(píng)估和改進(jìn)，提高產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量和可靠性。

結(jié)合完大改長(zhǎng)這樣：

原本按照V模型按部就班走，每個(gè)環(huán)節(jié)走得都不一樣快，走得快其實(shí)就可以有時(shí)間喘口氣等一等。當(dāng)加入敏捷思維之后，這基本是一種讓大家都閑不下來(lái)的方法，一段時(shí)間內(nèi)可能會(huì)比較容易提升效率和效果，但長(zhǎng)久來(lái)看，如何通過(guò)激勵(lì)措施持續(xù)運(yùn)作下去會(huì)是一個(gè)問(wèn)題。

轉(zhuǎn)變并非易事，汽車(chē)行業(yè)幾十年來(lái)一直遵循V模型開(kāi)發(fā)流程，未來(lái)怎么融合，也是現(xiàn)階段在考慮的事情。原文：想做好汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)，先練好這個(gè)內(nèi)功