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Volume 57 (2006/01/18)
自動車などの制御システムの開発効率化に貢献する「MATLAB®と連携したV850統合開発環境」
さらなる広がりを見せる自動車制御の電子化とモデルベース開発
皆さん既にご承知の通り、自動車のエンジンやブレーキ、ハンドルなど自動車制御の電子化が進んでおり、マイコンを使って複雑な制御を行っています。また近年では、排ガス規制などを受けて環境に配慮したハイブリッドカーや燃料電池車、安全性を考慮したエアバッグや衝突検知センサー、高度情報化に対応したETCやナビゲーションシステムなど自動車の快適性を追求した付加価値部分が重要になっています。さらにコンピュータや通信、センサーなどの先端技術を使って事故や渋滞、天候など道路交通問題を解決する高度道路交通システムITSを実現する上でも電子制御は重要な役割を担っています。このように自動車制御の電子化は自動車の基本的な動作だけでなく、その領域を広げています（図1）。
これらの機能を実現するには、さらに複雑な制御が求められるだけでなく、それぞれの電子制御ユニット（ECU）が車載ネットワークを経由し、連携して動作する必要があります。そのため制御の中心であるマイコンのソフトウエアは大規模かつ複雑になっており、いかに効率よく開発できるかが課題になっています。この解決方法として、ハードウエアやソフトウエアで構成されるシステムをコンピュータ上のモデル（例えば仮想のエンジン）を使い、システム設計やソフトウエア設計を進めていくモデルベース開発（※）が注目されています。モデリング手法やモデルベース開発プロセスの標準化活動も世界的に見られ、モデルベース開発は急速に立ち上がりつつあります。
（※）モデルベース開発の詳細については以下を参照してください。
モデルベース開発を実現するMATLAB®と連携したNECエレクトロニクスの車載システム開発環境
モデルベース開発をするうえで代表的なシミュレーションツールがMATLAB®/Simulink®です。Simulink®の特長であるブロック線図のグラフィカルな環境により、システムレベル設計やモデリングが容易にでき、さらにシミュレーションも可能です。NECエレクトロニクスでは、リアルタイム制御に優れた32ビットRISCマイクロコントローラV850シリーズとMATLAB®/Simulink®を連携させた開発環境を提案することにより、ソフト開発の負担を低減するニーズにお応えしています。
例えば、Real-Time Workshop® Embedded Corder（以下RTW-EC）によるオートコード環境です。これはRTW-ECで自動生成したオートコード（モデルから自動生成したCソースコードのこと）をベースに、ビルドから仮想ターゲットや評価ボード上での動作検証まで一連の流れを自動化するもので、サイバネットシステム（株）のご協力を得て開発しました。具体的にはMATLAB®/Simulink®で設計されたモデルからRTW-ECによりマイコンプログラム用のCコードを自動生成し、次にバッチ処理により自動ビルドを実行（または各種開発ツールを統合するプロジェクトマネージャ（PM+）によるカスタムビルドも可能）、ビルドが完了するとV850システム・シミュレータ（SM+）またはV850統合デバッガ（ID）が自動起動し、MATLAB®/Simulink® と連携したシミュレーション/エミュレーションを開始します。これにより、V850コードによるアルゴリズム検証作業やマイコン適合性検証等の作業が簡単にできるようになります（図2）。
さらに実機に搭載される制御ソフトウエアをMATLAB®/Simulink®のモデル上でそのままシミュレーション実行できる高精度検証環境（Simulator Based Processor In the Loop Simulation System）も提案しており、お客様の効率的なモデルベース開発を支援します（図3）。
次世代車載ネットワークFlexRay®による分散リアルタイムシステム開発ソリューション
冒頭で記したように自動車の「環境配慮」、「快適性」、「利便性」のニーズに対応するためには、電子制御ユニット（ECU）が車載ネットワークを経由し、連携して動作する必要があります。しかも各ECUがリアルタイムに制御を行うことが非常に重要です。NECエレクトロニクスは、次世代の車載ネットワークとして注目されているFlexRay®を用いた分散リアルタイムシステム開発ソリューションを提案しています。これはMATLAB®/Simulink®によるプログラム設計やシミュレーション内容をアプリケーションだけでなく、ネットワーク設計、さらにECU実装まで各フェーズに展開してシステム設計を支援するものです。今後ツールベンダー各社と協力し、当社マイコン製品に対応した各種組込みソフトウエアコンポーネントや開発ツールを提供していく予定です。
その適用事例として、12月に開催された「MATLAB EXPO 2005」において、FlexRay®を用いた分散リアルタイムシステム開発ソリューションデモを参考出展しました。当社のV850を搭載したFlexRay®評価ボードを各ECUに見立ててFlexRay®ネットワークを使って動作させるデモを行い、当社のソリューションを具体的にご紹介しました（写真）。
NECエレクトロニクスは、車載機器をはじめとした制御システム向けに、MATLAB®との連携環境やFlexRay®に対応したソリューションなどお客様のニーズに応える開発環境を今後も提供していく予定です。
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