¿Qué es la prueba de hardware-in-the-loop?

En el sector automotriz, las pruebas hardware-in-the-loop (HIL) son un método para probar y validar sistemas de software complejos en bancos de pruebas especialmente equipados que reciben datos de dispositivos físicos como radares y cámaras.

A medida que la industria automovilística evoluciona hacia el vehículo definido por software, en el que más características y funciones se habilitan principalmente a través del software, los desarrolladores de software automotriz también están evolucionando sus métodos. El método lento e incremental en cascada ha dado paso al desarrollo continuo (CD), la integración continua (CI) y las pruebas continuas (CT), que aceleran el desarrollo, reducen los costos y mejoran la calidad del producto final.

Una secuencia típica de CI/CD/CT consiste en definir los requisitos del nuevo software, generar código, realizar pruebas de simulación de software en bucle (SIL), integrar los resultados en la base de código en continua evolución y, a continuación, realizar pruebas HIL y validación.

Realizar pruebas manuales no es práctico, dada la complejidad del software que se desarrolla. Cargar físicamente el software en un vehículo real y probarlo durante los cientos de miles de kilómetros que se necesitan para asegurarse de que el software funciona en todo tipo de condiciones de conducción es caro y requiere mucho tiempo.

Cómo funciona el HIL

Las pruebas HIL consisten en simular las entradas del vehículo y del entorno para la unidad de control electrónico (ECU) que se está probando, haciéndole creer que está reaccionando a las condiciones de conducción del mundo real en la carretera. El banco HIL contiene todos los componentes relevantes del vehículo. Un simulador presenta entradas a cámaras y sistemas de radar reales, que a su vez envían señales al sistema bajo prueba para ver si responde correctamente a las entradas.

Por ejemplo, los guiones de prueba pueden crear un escenario en el que un vehículo que circula a 100 km/h por una curva bajo la lluvia se encuentra con un objeto desconocido en la carretera o con un coche que se aproxima cruzando la línea central. Las cámaras y los radares conectados al banco de pruebas HIL envían imágenes a la ECU, y el sistema que se está probando tiene que procesar esos datos en tiempo real y decidir el curso de acción a seguir.

Un banco de pruebas HIL consta de la ECU bajo prueba, una interfaz de E/S que conecta la ECU con los radares y las cámaras, y una interfaz de software que crea los escenarios de los casos de prueba y analiza los resultados de cada prueba. La calidad de las pruebas HIL depende de que los desarrolladores de software creen guiones de prueba basados en datos acumulados durante la conducción en directo y en requisitos definidos, como las normas del Programa Europeo de Evaluación de Automóviles Nuevos. Por ejemplo, Aptiv ha desarrollado una herramienta de registro y visualización personalizada que permite a los desarrolladores analizar cómo los sensores y controladores de Aptiv interactúan con el vehículo de un cliente.

Ventajas de HIL

Las pruebas HIL son una parte indispensable del proceso moderno de desarrollo de software de automoción por varias razones:

• Las pruebas HIL pueden ejecutar cientos o miles de escenarios sin el tiempo y los costos asociados a la realización de pruebas físicas en carretera.
• Las pruebas HIL pueden dar cabida a escenarios que serían demasiado peligrosos o poco prácticos para probarlos en la carretera.
• Las pruebas HIL son repetibles.
• El proceso de pruebas HIL está altamente automatizado y puede acomodar el multithreading para que se puedan realizar múltiples pruebas al mismo tiempo, lo que acelera el proceso de desarrollo.
• HIL admite un proceso de lanzamiento de software frecuente con un rendimiento de comportamiento del sistema conocido.
• Aunque las pruebas HIL se realizan más tarde en el proceso de desarrollo que las pruebas SIL, siguen teniendo lugar dentro de los parámetros del proceso CI/CD/CT y permiten a los desarrolladores detectar posibles fallas antes de enviar el producto a los OEM. 
• Los resultados de las pruebas HIL pueden compartirse con los equipos de desarrollo de los OEM y de terceros, lo que también acelera el desarrollo y contribuye a la calidad, la fiabilidad y la seguridad.

Dado que los bancos de pruebas HIL son dispositivos físicos vinculados a una ubicación específica, el desarrollo de software ha estado históricamente fragmentado. Sin embargo, en la actualidad, Aptiv está pasando a una arquitectura basada en la nube y disponible a nivel mundial para permitir el control central de los bancos de pruebas de forma remota desde cualquier parte del mundo.

Obtenga más información en nuestro documento técnico sobre el futuro del desarrollo de software automotriz.