想做好汽车软件开发，先练好这个内功

金庸笔下的武侠世界里，掌握一门内功心法是独步武林的基础。在汽车电子领域，也有着这样的内功心法——V模型的开发流程。 

开发模型有很多，包括增量式、原型式、螺旋式、喷泉式、W模型等，但在实际开发中，V模型被应用最多。所以，掌握好这门心法，才能更好地做好开发工作。

 汽车开发的基本模式 

你我都知道，在汽车开发过程中，汽车概念首先被分解成系统和组件，然后重新整合成整车，那么怎么拆就是一个问题。

当前，新能源整车及三电系统的设计开发主要采纳ASPICE V模型开发模式。

ASPICE全称为“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”，即汽车软件过程改进及能力测定模型，是汽车软件的开发过程标准。

而V模型是一个软件开发过程模型，它强调测试和软件开发各阶段之间的关系。在系统开发活动中，最为常见的开发模型是V模型。V模型因其开发过程展现的形式与英文字母“V”非常相似而得名。V模型具有与瀑布模型相同的顺序设计过程，每个阶段都必须在下一个阶段开始前完成，同时相应的测试计划应与对应的开发阶段并行进行。

软件开发V模型，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

V模型从瀑布模型而来，1970年温斯顿·罗伊斯（Winston Royce）提出瀑布模型，将软件生命周期分为若干阶段和固定的顺序，形如瀑布流水，最终得到软件产品。

瀑布模型将软件生命周期划分为：制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试、.运行维护。

瀑布模型的优点是为项目提供了按阶段划分的检查瀑布模型查点；当前一阶段完成后，只需要去关注后续阶段；可在迭代模型中应用瀑布模型。不过，瀑布模型各个阶段的划分完全固定，阶段间产生大量文档，极大增加工作量。此外，由于开发模型为线性的模型，用户只有等到过程末期才能见到开发成果，从而增加开发风险。更重要的是，早期错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重后果。

V模型则是Kevin Forsberg & Harold Mooz在1978年提出，V模型强调测试在系统工程各个阶段中的作用，并将系统分解和系统集成的过程通过测试彼此关联。

 实际生产中的V模型 

不过，光是这么个模型，其实还是很理想化的模型，在实际生产中，V模型要复杂的多。

在实际的软件开发过程中，鉴于测试验证的反复性、功能需求的迭代更新等多重因素，往往会涉及多个版本的发布。因此，真正的开发流程是由一系列相互关联的“小V”模型串联而成，这些“小V”模型共同构建了一个更为宏观、综合的“大V”模型，以适应软件开发过程中的多样性和复杂性。

复杂软件开发模型示意，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

在实际运作中，整车的开发任务又会被切割到各个域，然后又被逐渐分解到系统、部件，以及部件内的组件（软件、硬件、机械等），所以整个V模型会更为复杂。

如下图所示，每个车型的研发周期可以看作一个独立的“大V”模型，“大V”模型中的子研发阶段（系统集成节点之间）可以看作“小V”模型。每个系统研发周期可以视作独立的“大V”模型，它又由多个“小V”模型串联而成。

整车开发中的V模型分解示意图，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

V模型开发结构明确划分了设计开发与分析活动（位于模型左侧）以及设计结果的测试与验证活动（位于模型右侧），两侧互为补充，共同构建了一个完整且严谨的开发流程。

从V模型结构中，我们可以看出，测试验证环节与开发环节处于同等重要的地位，是系统开发中不可或缺的关键环节。

尽管当前许多车企从互联网领域借鉴并引入了“敏捷开发”的理念，但汽车类的设计开发流程依然以V模型作为其主干结构。

ASPICE设计开发流程，图源｜ RIO电驱动

 V模型上的工具 

那么在每个阶段，又有什么工具，来支持各个阶段的开发工作。以下是对这些阶段的工作目标，常用工具链及其相应的供应商：

1. 需求分析阶段

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. 系统设计阶段

系统建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），Rhapsody（IBM）

仿真和验证工具：Simulink（MathWorks），Modelica（OpenModelica）

3. 详细设计阶段

软件设计工具：UML建模工具（如Enterprise Architect，MagicDraw）

硬件设计工具：Altium Designer，Cadence，Mentor Graphics（Siemens）

4. 实现阶段

集成开发环境（IDE）：Eclipse，Keil（Arm），IAR Embedded Workbench

版本控制工具：Git，SVN（Subversion），Jenkins

5. 单元测试阶段

测试框架：Google Test，CppUnit，JUnit

测试覆盖率工具：gcov（GCC），Bullseye Coverage

6. 集成测试阶段

集成测试工具：Vector CANoe，National Instruments（NI TestStand）,VT-System(Vector)

仿真工具：Simulink，MATLAB

7. 系统测试阶段

测试管理工具：HP ALM(Application Lifecycle Management)，JIRA

硬件在环（HIL）测试工具：dSPACE ，ETAS LABCAR ，Vector Informatik

8. 验收测试阶段

工具链和供应商：HP ALM，JIRA，TestRail（Gurock）

9. 维护阶段

问题追踪工具：JIRA，Bugzilla，Redmine

配置管理工具：Git，SVN，Perforce

 把敏捷开发加入V模型 

最近一段时间，汽车交付越来越快，甚至出现一年一车的盛况。V模型的局限性也越来越明显，V模型的测试过程是在开发过程的后期进行的，这意味着问题在测试阶段被发现可能会导致较高的修复成本。

为了补足V模型的缺点，将敏捷开发和V模型结合使用是全新的方法，也就是将敏捷原则嵌入到V模型中。

顾名思义，敏捷开发是一种迭代式、增量式的开发方法，强调对需求变化的快速响应和持续交付有价值的软件，将其用于产品的开发，实现敏捷迭代。

通过结合敏捷开发和V模型，可以实现对汽车软件开发过程的全面评估和改进，提高产品研发质量和可靠性。

结合完大改长这样：

原本按照V模型按部就班走，每个环节走得都不一样快，走得快其实就可以有时间喘口气等一等。当加入敏捷思维之后，这基本是一种让大家都闲不下来的方法，一段时间内可能会比较容易提升效率和效果，但长久来看，如何通过激励措施持续运作下去会是一个问题。

转变并非易事，汽车行业几十年来一直遵循V模型开发流程，未来怎么融合，也是现阶段在考虑的事情。