在科技飛速發(fā)展的今天，工程師和科學(xué)家們不斷面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。MathWorks 作為全球領(lǐng)先的數(shù)學(xué)計(jì)算和仿真平臺(tái)，始終站在技術(shù)創(chuàng)新的前沿，推動(dòng)各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。從能源、汽車、醫(yī)療到通信，MathWorks 的基于模型設(shè)計(jì)（MBD）方法論正在改變著傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和開發(fā)流程。

本文將探討基于模型設(shè)計(jì)在不同的應(yīng)用場景中如何加速科技創(chuàng)新的步伐，如從桌面到云端的安全可靠的嵌入式軟件開發(fā)，燃料電池系統(tǒng)和電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)仿真等等。

創(chuàng)新場景：從桌面到云開發(fā)安全可靠的嵌入式軟件

在技術(shù)創(chuàng)新過程中，使用工具和方法必須能應(yīng)對當(dāng)下面臨的挑戰(zhàn)和技術(shù)發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的MBD以模型為中心，在桌面環(huán)境中進(jìn)行模型設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證，以及從模型生成嵌入式代碼。現(xiàn)代的系統(tǒng)越來越復(fù)雜，導(dǎo)致模型及開發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模越來越大，系統(tǒng)開發(fā)也從桌面環(huán)境逐步向云端擴(kuò)展，即基于云的系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)維（DevOps）。基于 MBD 如何從桌面拓展到云端，以及在云環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn) MBD 自動(dòng)化？參加MATLAB 深圳創(chuàng)新力研討會(huì)詳細(xì)了解 MBD 全流程及通過 CI/CD 實(shí)現(xiàn) MBD 開發(fā)從桌面向云端的拓展。

使用基于模型的設(shè)計(jì)開發(fā)從桌面到云的安全可靠的嵌入式軟件

李敏， MathWorks 中國

經(jīng)典場景：利用多物理域仿真技術(shù)構(gòu)建燃料電池系統(tǒng)

隨著“雙碳”的加速落地，它所倡導(dǎo)綠色、環(huán)保、低碳的生活方式引導(dǎo)綠色技術(shù)不斷創(chuàng)新，持續(xù)推東產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，也帶來了汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的持續(xù)變革。在乘用車領(lǐng)域，電池電動(dòng)系統(tǒng)（BEVs）的電氣化趨勢日益明顯，而在輕型與重型商用車領(lǐng)域，燃料電池能則體現(xiàn)出優(yōu)勢，即具有更低的重量和更少的充電時(shí)間，這對于商用車來說至關(guān)重要。在燃料電池開發(fā)過程中如何使用 MBD 加速技術(shù)探索？使用 MathWorks 提供的 Simscape 物理建模工具對燃料電池系統(tǒng)建模及選型，以及控制器模型，完成電池及控制器全系統(tǒng)建模，覆蓋了機(jī)、電、液及控制系統(tǒng)的相互作用及其潛在的技術(shù)限制，并模擬了系統(tǒng)性能表現(xiàn)。這種多物理域仿真工具不僅為燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的視角，也為商用車領(lǐng)域的電氣化轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

利用多物理域仿真技術(shù)構(gòu)建燃料電池系統(tǒng)

王夢佳， MathWorks 中國

經(jīng)典場景：車載熱管理系統(tǒng)仿真

隨著電動(dòng)汽車在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展，高效的熱管理系統(tǒng)對于提高車輛性能、延長電池壽命以及增強(qiáng)乘客舒適度變得至關(guān)重要。仿真則是熱管理這個(gè)跨學(xué)科課題研究的重要工具。如何使用正向開發(fā)，從簡單到復(fù)雜搭建整車熱管理模型進(jìn)行仿真，如何通過外置監(jiān)督來監(jiān)測系統(tǒng)效果和性能，如何在開發(fā)各階段通過仿真來迭代設(shè)計(jì)、優(yōu)化整車能耗及測試驗(yàn)證控制算法？ MathWorks 提供的系列工具能夠幫助工程師直觀地構(gòu)建和分析電動(dòng)汽車的熱管理系統(tǒng)，包括電池冷卻、電機(jī)和電力電子的熱管理，以及乘客艙的溫度調(diào)節(jié)。

車載熱管理系統(tǒng)控制的外置監(jiān)督探索

黎家業(yè)，廣汽研究院

經(jīng)典場景：從手動(dòng)編碼到自動(dòng)代碼生成加速嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

在傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，手動(dòng)編寫代碼通常是一個(gè)耗時(shí)且勞動(dòng)密集的過程。基于模型的設(shè)計(jì)，可以直接從模型自動(dòng)生成代碼，節(jié)省了人力和時(shí)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(dǎo)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(gòu)建并進(jìn)行多種測試，并直接轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的產(chǎn)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(chǎn)品的開發(fā)周期，還有助于降低由人工編碼引入的錯(cuò)誤。

使用 MATLAB/Simulink 加速基于 STM32 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)

鄧湘怡 意法半導(dǎo)體研發(fā)（深圳）有限公司

創(chuàng)新場景：破解嵌入式軟件難題 —— 保障產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線，而軟件質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的重要組成部分。保證軟件特別是嵌入式軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、安全是企業(yè)始終追求的目標(biāo)。嵌入式軟件的開發(fā)由于受到微處理器、RAM 、ROM 和 IO 等硬件環(huán)境的影響，其調(diào)試、問題定位和測試驗(yàn)證都很難像桌面或服務(wù)器軟件開發(fā)那樣便捷。當(dāng)我們在系統(tǒng)集成和確認(rèn)測試階段遇到一些棘手的問題，經(jīng)常是食不甘味夜不能寐。

以測試用例驅(qū)動(dòng)的單元測試，或者以代碼規(guī)范和常見錯(cuò)誤檢查為目標(biāo)的人工評審或工具檢查驗(yàn)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(guī)范的檢查或多或少能消除一些低級錯(cuò)誤。

結(jié)果如何？現(xiàn)實(shí)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(tǒng)驗(yàn)證階段未能發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品發(fā)布出去，面臨的必然是召回和巨大的損失，甚至危及企業(yè)形象。

嵌入式軟件質(zhì)量難題里，尤其是在復(fù)雜算法或業(yè)務(wù)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(shù)覆蓋

防御式編程帶來過度設(shè)計(jì)，增加代碼的復(fù)雜度，不僅消耗有限的硬件資源，還進(jìn)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(shù)

測試發(fā)現(xiàn)訪問越界或資源泄漏，極難定位

一般的分析工具的報(bào)告大量報(bào)警，真假難辨，評審耗時(shí)耗力

測試發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算錯(cuò)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(chǎn)品穩(wěn)定、可靠、安全是嵌入式設(shè)備開發(fā)企業(yè)的始終追求，如何在有限條件下，破解嵌入式軟件質(zhì)量的難題是軟件開發(fā)與測試團(tuán)隊(duì)必須應(yīng)對的挑戰(zhàn)。

破解嵌入式軟件難題——解決量產(chǎn)產(chǎn)品中的小概率軟件 BUG

嚴(yán)小商，MathWorks 中國