引言
? ? ? ?上一篇文章主要介紹了電子電氣架構(gòu)、車(chē)載操作系統(tǒng)莺琳、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)等之間的關(guān)系暮屡，以及軟件定義汽車(chē)的基本概念，本篇將繼續(xù)深入温眉，重點(diǎn)闡述三個(gè)問(wèn)題：
- 智能電動(dòng)汽車(chē)軟件范疇
- 軟件+硬件升級(jí)的基礎(chǔ)
- 面向服務(wù)的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
一缸匪、智能電動(dòng)汽車(chē)軟件范疇
? ? ? ?按照新能源汽車(chē)的特點(diǎn)以及中央計(jì)算電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，可以按照以下三個(gè)類(lèi)別类溢，對(duì)智能汽車(chē)軟件進(jìn)行分類(lèi)：動(dòng)力與底盤(pán)控制器凌蔬、車(chē)身控制器、中央計(jì)算單元闯冷。
動(dòng)力與底盤(pán)控制器
? ? ? ?底盤(pán)類(lèi)的功能砂心，包括電子轉(zhuǎn)向（EPS）、電子駐車(chē)（EPB）蛇耀、車(chē)身穩(wěn)定（ESP）计贰、集成動(dòng)態(tài)制動(dòng)（IDB）等等，都是牢牢的掌握在了一線Tier手里蒂窒，這部分軟件都是和機(jī)械零部件綁定在一起的躁倒，在其整個(gè)生命周期內(nèi)不會(huì)發(fā)生功能的改變（可能會(huì)重新標(biāo)定新的參數(shù)），實(shí)現(xiàn)的是車(chē)輛運(yùn)行最基本的洒琢、有最高功能安全等級(jí)要求的秧秉、微秒級(jí)時(shí)延的功能。所以即使是在集中式的電子電氣架構(gòu)下衰抑，未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間象迎，這部分功能都會(huì)以獨(dú)立ECU的方式存在，遵守Classic AutoSAR標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
? ? ? 在“動(dòng)力與底盤(pán)”控制器中砾淌，整車(chē)廠唯一可以做并且非常有必要的是啦撮，提供一個(gè)底盤(pán)域的適配層，為中央計(jì)算單元提供標(biāo)準(zhǔn)的線控服務(wù)汪厨，這樣以來(lái)赃春，中央計(jì)算單元就不用單獨(dú)和各個(gè)底盤(pán)ECU通信（不同車(chē)型可能使用了不同Tier1的產(chǎn)品），可以做到中央計(jì)算單元和車(chē)型平臺(tái)解耦劫乱。
? ? ? ?動(dòng)力類(lèi)包含了新能源三大核心技術(shù)织中，整車(chē)控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）衷戈，其中VCU通過(guò)采集油門(mén)踏板狭吼、擋位、剎車(chē)踏板等信號(hào)來(lái)判斷駕駛員的駕駛意圖殖妇；通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛狀態(tài)（車(chē)速刁笙、溫度等）信息，向動(dòng)力系統(tǒng)谦趣、動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)送車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)控制指令采盒。BMS負(fù)責(zé)估測(cè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài) SOC，即電池剩余電量蔚润，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)磅氨，同時(shí)監(jiān)測(cè)電池充放電過(guò)程中的溫度、電流嫡纠、電壓等烦租，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。MCU系統(tǒng)根據(jù)數(shù)學(xué)模型除盏，采集位置叉橱、電流信號(hào)，對(duì)IGBT進(jìn)行通斷控制者蠕，形成交變磁場(chǎng)窃祝，從而控制電機(jī)按目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。這三大部件對(duì)整車(chē)性能有著重要影響踱侣。越來(lái)越多的主機(jī)廠選擇自己進(jìn)行開(kāi)發(fā)粪小，也就有了往集成化方向發(fā)展的基礎(chǔ)，可以逐步將功能遷移到“底盤(pán)與動(dòng)力”控制器當(dāng)中去抡句。
車(chē)身控制器
? ? ? ? 傳統(tǒng)也叫BCM探膊，車(chē)身控制相關(guān)的功能包括，車(chē)門(mén)待榔、車(chē)窗逞壁、天窗、雨刮、照明腌闯、空調(diào)绳瘟、空氣凈化、無(wú)鑰匙進(jìn)入等等姿骏，整車(chē)廠對(duì)這部分具有很高的決定權(quán)糖声，現(xiàn)存的絕大部分ECU上的功能都可以搬到車(chē)身控制器上去，按照開(kāi)關(guān)工腋、傳感器、執(zhí)行器的維度對(duì)原有ECU的功能進(jìn)行分解畅卓，主機(jī)廠可以自己開(kāi)發(fā)擅腰，也可以要求Tier1按照規(guī)范提供軟件模塊，由主機(jī)廠進(jìn)行集成翁潘。
中央計(jì)算單元
? ? ? ?中央計(jì)算單元的集成的三個(gè)重要模塊分別是自動(dòng)駕駛趁冈、智能座艙、通信單元拜马。為什么把這三塊放在一起渗勘，下一章會(huì)詳細(xì)介紹，本節(jié)重點(diǎn)介紹其內(nèi)容俩莽。
? ? ? ?自動(dòng)駕駛旺坠，軟件上具體的要做的事情，上一篇有過(guò)介紹扮超，其核心是算法和數(shù)據(jù)的積累取刃，稍微有點(diǎn)實(shí)力的主機(jī)廠都不會(huì)放棄自主研發(fā)，因?yàn)橐坏┑絷?duì)出刷，短時(shí)間追不上來(lái)璧疗，也將徹底淪為硬件的代工廠，這是一個(gè)需要長(zhǎng)期高投入的領(lǐng)域馁龟，在這個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中崩侠，主機(jī)廠、算法商坷檩、Tier1等各自的分工却音，也都還在探索當(dāng)中。傳感器與芯片算力矢炼，是發(fā)展中的主要制約因素僧家。
? ? ? ?智能座艙，各個(gè)主機(jī)廠都在做裸删，其技術(shù)和生態(tài)是消費(fèi)電子在車(chē)場(chǎng)景的延展八拱，一般會(huì)選擇一家互聯(lián)網(wǎng)公司合作，其核心還是圍繞了人機(jī)交互展開(kāi)，探索人與設(shè)備之間的關(guān)系肌稻，目前最主要的兩大交互方式就是觸屏+語(yǔ)音清蚀，對(duì)整車(chē)硬件的智能化的水平有很高的要求，但是車(chē)載硬件算力的滯后特性爹谭，導(dǎo)致功能體驗(yàn)不如消費(fèi)電子枷邪。
? ? ? ?通信單元，也叫TBOX诺凡，是車(chē)與外界聯(lián)系的樞紐东揣，目前主要實(shí)現(xiàn)的功能，如遠(yuǎn)程車(chē)控腹泌、遠(yuǎn)程診斷嘶卧、整車(chē)OTA、國(guó)地標(biāo)數(shù)據(jù)采集等等凉袱，與車(chē)的聯(lián)系非常緊密芥吟，主機(jī)廠一般都會(huì)自己開(kāi)發(fā)上面的應(yīng)用軟件。其發(fā)展和通信標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)相關(guān)专甩，比如4G到5G的切換钟鸵，未來(lái)技術(shù)上影響較大的因素是V2X，其發(fā)展會(huì)改變目前的軟硬件架構(gòu)涤躲。
二棺耍、軟件+硬件皆可升級(jí)的基礎(chǔ)
? ? ? ?軟件OTA的能力，各家主機(jī)廠目前都已經(jīng)具備了种樱，相比于傳統(tǒng)的汽車(chē)烈掠，軟件OTA在一定周期上給汽車(chē)注入了新的活力，但依然會(huì)碰到算力的天花板缸托。汽車(chē)的機(jī)械零部件左敌，出廠之后，其功能整個(gè)生命周期都不會(huì)發(fā)生變化俐镐，但是中央計(jì)算單元矫限，其發(fā)展始終跟隨最新的ICT技術(shù)，在車(chē)的生命周期當(dāng)中佩抹，算法叼风、芯片、通信標(biāo)準(zhǔn)等會(huì)不斷的更迭換代棍苹，車(chē)的生命周期都在5年以上无宿，但相關(guān)的ICT技術(shù)，基本2年就會(huì)有一個(gè)大變樣枢里。用戶(hù)不可能像換手機(jī)去一樣去換汽車(chē)孽鸡，既然不能換車(chē)蹂午，為什么不能讓用戶(hù)可以升級(jí)中央計(jì)算單元呢？升級(jí)中央計(jì)算單元硬件彬碱，特斯拉已經(jīng)在這么做了豆胸！為什么傳統(tǒng)主機(jī)廠以前在這方面不作為呢？
- 還是賣(mài)硬件的老思維巷疼，一次性買(mǎi)賣(mài)晚胡，沒(méi)有升級(jí)零部件的動(dòng)力！
- 喜歡搞各種花式車(chē)型嚼沿，每個(gè)車(chē)型為了體現(xiàn)差異估盘，還要改改硬件、比如多裝一塊屏骡尽，改改屏幕分辨率遣妥，豎屏改橫屏，等等爆阶！
- 底層車(chē)型電子電氣架構(gòu)還不統(tǒng)一燥透，換一家廠商的零部件沙咏，信號(hào)就得重新適配辨图！
- 對(duì)智能化不重視，軟件能力差肢藐，無(wú)能力架構(gòu)跨平臺(tái)的軟件基礎(chǔ)設(shè)施
? ? ? ?以上幾個(gè)原因故河，導(dǎo)致了軟硬件無(wú)法形成平臺(tái)化，原本羸弱的資源吆豹，全部耗散在了無(wú)限的車(chē)型適配工作當(dāng)中鱼的，根本沒(méi)有資源提前去研發(fā)下一代平臺(tái)，如此產(chǎn)生惡性循環(huán)痘煤。寫(xiě)這段的時(shí)候凑阶，我還是有點(diǎn)激動(dòng)，曾經(jīng)加班加點(diǎn)衷快，就是為了把同樣的工作適配到十多款車(chē)型宙橱，畢竟也是為此耗散過(guò)青春！Tier1的朋友們倒是很開(kāi)心蘸拔，反正只要給錢(qián)师郑，主機(jī)廠愿意改，他們就愿意接调窍！
? ? ? ?不僅要在用戶(hù)看得到的功能上下功夫宝冕，還要在軟件的工程能力上下功夫，重視架構(gòu)設(shè)計(jì)邓萨，否則一旦歷史的包袱積累到一定程度地梨，連重構(gòu)的勇氣都會(huì)喪失菊卷！作為中國(guó)高科技公司的代表，連任正非都喊出了華為要加大投入湿刽，提高軟件能力的口號(hào)的烁！
? ? ? ?如何能夠做到中央計(jì)算單元的軟硬皆可升級(jí)，才是真正考驗(yàn)軟硬件架構(gòu)能力的課題诈闺，特斯拉已經(jīng)開(kāi)了個(gè)好頭渴庆，就看接下來(lái)追上去的是誰(shuí)。
? ? ? ?動(dòng)力與底盤(pán)控制器雅镊、車(chē)身控制器襟雷，其核心軟硬件設(shè)計(jì)目標(biāo)，是要為中央計(jì)算單元提供良好的服務(wù)接口仁烹，讓中央計(jì)算單元既能夠靈活調(diào)用耸弄，同時(shí)也保持松耦合關(guān)系，終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)軟硬件皆可升級(jí)卓缰。
三计呈、面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)
? ? ? ?在傳統(tǒng)的離散架構(gòu)下，車(chē)內(nèi)的ECU通過(guò)總線相互通信征唬，但是它們之間的信號(hào)收發(fā)關(guān)系和路由信息都是靜態(tài)的捌显，是在編譯階段寫(xiě)死的。各個(gè)ECU會(huì)周期性的發(fā)出各種信號(hào)总寒，如果需要在另外一個(gè)子網(wǎng)當(dāng)中使用扶歪，還需要網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)业踢，出于負(fù)載的考慮窟哺，網(wǎng)關(guān)通常不會(huì)把所有信號(hào)都轉(zhuǎn)發(fā)劫笙，如果預(yù)先定義功能中峭弟，不包含某個(gè)信號(hào)曙痘，而后續(xù)又要使用尝盼，除了修改業(yè)務(wù)所在單元之外伶跷，還需要對(duì)網(wǎng)關(guān)的配置進(jìn)行修改揉抵。
? ? ? ?如果車(chē)輛上市后熏兄，想在某個(gè)控制器上新增功能品洛，可以通過(guò)OTA更新該控制器的軟件，但是這個(gè)功能需要的其他控制器的信號(hào)怎么解決呢霍弹？ 當(dāng)然毫别，也可以把所依賴(lài)的控制器都OTA一遍，但這個(gè)工作量與同時(shí)OTA的控制器的數(shù)量是指數(shù)關(guān)系典格，新架構(gòu)上升級(jí)一個(gè)控制器岛宦，一個(gè)月就能解決的事情，在老的架構(gòu)上可能需要一年耍缴。
? ? ? ?面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture砾肺，SOA）挽霉，是一種架構(gòu)設(shè)計(jì)思想，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱(chēng)為服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)变汪。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的侠坎，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言裙盾。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互实胸。SOA在互聯(lián)網(wǎng)IT中有很多應(yīng)用案例，和微服務(wù)的架構(gòu)有相似的地方番官，具體可以參考SOA和微服務(wù)架構(gòu)的區(qū)別庐完。
? ? ? ?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，SOA就是要求各個(gè)控制器徘熔，把自己的能力门躯，以服務(wù)的方式提供出來(lái)，以此來(lái)構(gòu)建一個(gè)與車(chē)型酷师、芯片讶凉、操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)的靈活可變的平臺(tái)系統(tǒng)。
- 服務(wù)內(nèi)高內(nèi)聚山孔，功能完整懂讯，可復(fù)用
- 服務(wù)間低耦合，無(wú)依賴(lài)
- 服務(wù)通信接口標(biāo)準(zhǔn)化饱须，不依賴(lài)于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)域醇。
? ? ? ?下面舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明台谊，在中央計(jì)算電子電氣架構(gòu)下蓉媳，以以太網(wǎng)為通信方式，把各個(gè)控制器提供的功能按服務(wù)的維度進(jìn)行拆解（以下只是示意锅铅，主要為了講清楚原理酪呻，服務(wù)的分類(lèi)、拆解盐须、分層玩荠，是一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)活兒，是一個(gè)系統(tǒng)性的工作）贼邓。
? ? ? ?上面這張圖阶冈，軟件上的分層看起好像和傳統(tǒng)軟件的架構(gòu)也沒(méi)太大區(qū)別，其實(shí)這里面最關(guān)鍵還是服務(wù)間的連接關(guān)系塑径，其核心是需要SOA框架軟件的實(shí)現(xiàn)一套服務(wù)管理的框架女坑，類(lèi)似與IT領(lǐng)域所說(shuō)的 UDDI（Universal DescriptionDiscovery and Integration，統(tǒng)一描述统舀、發(fā)現(xiàn)和集成）匆骗，提供服務(wù)發(fā)布劳景、查找和定位的方法。在這個(gè)框架下碉就，服務(wù)節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)加入盟广，并且按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的所有服務(wù)都是對(duì)等的，服務(wù)之間可以動(dòng)態(tài)的建立訂閱/發(fā)布的關(guān)系瓮钥，且相互之間以一種中立的服務(wù)描述語(yǔ)言為契約筋量，是一種松耦合的關(guān)系。
? ? ? ?服務(wù)可以分為三類(lèi)碉熄，原子服務(wù)毛甲、組合服務(wù)、流程服務(wù)具被，原子服務(wù)提供的是最基本的功能玻募，比如獲取傳感器的數(shù)據(jù)、升降車(chē)窗指令一姿；組合服務(wù)是利用多個(gè)原子服務(wù)七咧，實(shí)現(xiàn)了部分判斷邏輯，比如升降車(chē)窗并不是任何條件下都能執(zhí)行叮叹，還需其他條件去綜合判斷艾栋；流程服務(wù)，是根據(jù)業(yè)務(wù)功能定義的服務(wù)蛉顽，比如產(chǎn)品上定義一個(gè)抽煙模式蝗砾，需要同時(shí)打開(kāi)車(chē)窗、天窗携冤，并播放車(chē)主收藏的音樂(lè)悼粮，這就需要調(diào)用多個(gè)組合服務(wù)去實(shí)現(xiàn)。
? ? ? ?原子服務(wù)曾棕，一般和硬件功能有關(guān)扣猫，硬件功能決定了原子服務(wù)的范圍；組合服務(wù)翘地，可以認(rèn)為和某種策略和控制邏輯相關(guān)申尤，比如實(shí)現(xiàn)一種新的駕駛模式；流程服務(wù)衙耕，可以認(rèn)為是和特定場(chǎng)景下的產(chǎn)品功能昧穿。 在SOA的軟件框架下，“軟件定義汽車(chē)”就變成了橙喘，在一個(gè)完備的原子服務(wù)集合當(dāng)中时鸵，通過(guò)定義新的組合服務(wù)與流程服務(wù)，去實(shí)現(xiàn)新的產(chǎn)品功能渴杆。 而在硬件可升級(jí)的前提下寥枝，又可以通過(guò)硬件升級(jí)宪塔，去拓展原子服務(wù)的功能范圍。比如囊拜，換了帶V2X的中央計(jì)算單元某筐，就可以新增V2X相關(guān)的原子服務(wù)，然后定義一個(gè)新的流程服務(wù)冠跷，如南誊，基于V2X的緊急剎車(chē)。
? ? ? ?當(dāng)然新的架構(gòu)蜜托，也一定會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn):
- 架構(gòu)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)抄囚， 比如上面提到的服務(wù)的拆解、分類(lèi)橄务、分層幔托，這類(lèi)工作往往具有一定的靈活性，需要不斷地去摸索和總結(jié)最佳實(shí)現(xiàn)蜂挪。
- 功能安全的挑戰(zhàn)重挑，傳統(tǒng)AutoSAR，功能靜態(tài)部署棠涮，可以對(duì)每個(gè)分支流程谬哀，做危害分析，而SOA功能可以動(dòng)態(tài)部署严肪，無(wú)法預(yù)先做到每個(gè)場(chǎng)景都覆蓋到史煎。
- 信息安全的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的離散系統(tǒng)驳糯，造成信息孤島的同時(shí)篇梭，也無(wú)形之中構(gòu)建了一道物理防火墻，現(xiàn)在服務(wù)都變成了對(duì)等節(jié)點(diǎn)结窘，就需要一套完整的權(quán)限控制解決方案很洋。
結(jié)語(yǔ)
? ? ? ?本篇主要對(duì)智能汽車(chē)軟件的范圍充蓝、軟硬件升級(jí)隧枫、SOA的內(nèi)涵進(jìn)行了介紹，下一篇將重點(diǎn)介紹谓苟，SOA實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)官脓；對(duì)常見(jiàn)的技術(shù)概念，車(chē)載以太網(wǎng)涝焙、SOME/IP卑笨、DDS、Adaptive AutoSAR仑撞、ROS2 等赤兴，梳理各自所處的技術(shù)層次與要解決的問(wèn)題妖滔，闡述其與SOA的關(guān)系。
