我們在使用以MBD為基礎的軟件開發過程中，經常會聽到MIL、SIL、PIL和HIL等In-the-Loop測試，這幾種測試之間到底是什么關系，分別做什么事情，下面我來簡單說說。

一、基于模型的設計（MBD）

基于模型的設計方法（MBD，Model based Design）采用圖形化設計和自動化代碼生成，不同于基于手工編程和紙上規范的傳統編程方法，具有如下優點：

1.在統一的開發測試平臺上，允許從需求分析階段就開始驗證，并做到持續不斷的驗證與測試；

2.產品的缺陷暴露在產品開發的初級階段，開發者把主要精力放在算法和測試用例的研究上，嵌入式代碼的生成和驗證則留給計算機去自動完成；

3.大大縮短了開發周期與降低開發成本。基于模型的設計方法的不同階段，分別采用MIL/SIL/PIL/HIL等測試方法，有效的對嵌入式代碼進行測試和驗證。其中：

MIL，Model in the Loop：模型在環測試；

SIL，Software in the Loop：軟件在環測試；

PIL，Processor in the Loop：處理器在環測試；

HIL，Hardware in the Loop：硬件在環測試。

二、模型在環測試（MIL）

圖一：模型在環測試（MIL）示意圖

如圖一所示，如果在Simulink模型中，將控制算法模型和被控對象模型連起來形成閉環，就是我們經常說的MIL，顧名思義，在模型層面上實現閉環測試。這種測試通常發生在兩種場景之下：

◆系統工程師為了驗證算法，使用控制算法模型控制被控對象模型。

◆軟件工程師做模型級別的集成測試。

當然，MIL測試的前提是要有被控對象模型，搭建被控對象模型或者采購現成的被控對象模型都可以。

三、軟件在環測試（SIL）

現在我們將Simulink中開發的算法自動生成為c代碼。但是由于代碼自動生成工具本身的原因或者代碼生成工具沒有正確設置或者其他未知原因，自動生成代碼過程可能會引入一些錯誤。所以我們需要驗證自動生成的代碼與算法模型的一致性，這就是SIL測試。

SIL測試使用與MIL相同的測試用例，查看對于相同的測試用例，查看其輸出是否與MIL階段一致。為了測試的高效性，有時甚至不接入被控對象模型，而是對算法模型和生成代碼進行相同的輸入，查看輸出是否一致。如下圖所示：

圖二：軟件在環測試（SIL）示意圖

四、處理器在環測試（PIL）

將自動生成的代碼編譯為目標處理器需要的形式，并下載到目標處理運行，為了防止編譯過程引入新的錯誤，此時需要進行PIL測試。PIL測試也是等效性測試，其方式與SIL類似，不同之處是編譯好的算法運行在目標處理器上，SIL測試是在算法開發環境進行的（如windows）。

五、硬件在環測試（HIL）

在開發出完整的控制器后，有時被控對象（整車）還未完成開發；有時使用真實被控對象進行測試太危險或成本高：出于這些不同的原因，采用真實控制控制器和虛擬被控對象的HIL測試常常被使用。如下圖所示：

圖三：硬件在環測試（HIL）示意圖

凱云科技自主研發的ETest嵌入式系統半實物仿真測試開發環境（點擊查看），是硬件在環測試系統。面向全過程的自動化測試，以向導式的方式快速建立測試用例，并根據測試用例自動生成測試腳本，系統根據測試任務自動進行測試，減輕測試工程的工作強度。

提供全方位的執行過程監控手段，測試過程數據自動記錄，可通過測試用例和代碼邏輯的雙向追溯；內置高性能實時數據庫（響應時間小于1ms，同步傳送和抖動時間小于10us），支持海量數據存儲與處理，提高測試效率。

ETest產品系列是全自主研發擁有核心知識產權，能夠完美解決整車廠當前難題的國產軟件。采用ETest，就可在設計周期的較早階段對汽車的各個ECU系統進行測試。此外，ETest能夠基于軟件定義的平臺搭建而成，就能夠較靈活地適應ECU設計和測試要求的變化。大大縮短開發時間和測試成本，提升測試效能。

未來的自動駕駛汽車對安全性要求極其嚴格，需要通過靈活的測試，才能實現快速創新，同時保證測試嚴格性和效率。

六、總結

四種測試方法各自的特點如下表所示：

以上四中測試，其中MIL、SIL、PIL三種測試都是和MBD開發模式下特有的，而HIL不同，無論你是否使用MBD開發，都可能需要做HIL。不是所有的應用都需要，但是以下兩種情況建議做HIL：

1.在控制器軟硬件不成熟的條件下，運行出錯可能會導致人身傷害或者重大財產損失的情況；2.在開發過程中，被控對象開發滯后于控制器開發的情況。另外，HIL測試通常比實物測試更節省成本，比如，做汽油機臺架測試，需要有大量的汽油消耗，而通過HIL測試汽油機控制器，就沒有汽油消耗。但這并不是說HIL可以替代實物測試，HIL測試之后，通常會跟著做實物測試。