淺談軟件定義汽車的背景與內涵

王娟

摘 ?要：本文研究“軟件定義汽車”產生的背景與條件，闡述SOA的含義，分析SOA與SOME/IP的不同之處，提出了SOA三條技術路線，域控制器、ZONAL、中央控制器。

關鍵詞：SOA、EEA、域控制器、ZONAL

1.研究背景

最近汽車界流行術語“軟件定義汽車”，即指汽車開發不再以往傳統開發模式，以客戶需求出發來設計和定義整車功能，依托最新的芯片技術和車載軟件的應用技術來定義整車功能的，核心芯片的算力決定著車型具備哪些先進功能，例如無人駕駛L3.0。其實這個概念并不是空穴來風，它的必須要具備以下二個條件：

1.1車載芯片技術迅速發展

汽車芯片技術在最近10年左右實現了跨越式發展，以色列mobile Eye公司推出帶圖像捕捉、圖像識別、目標跟蹤的智能芯片，使得汽車無人駕駛技術得到迅猛發展，無人駕駛L1.0-2.5級已經實現批量裝車、廣泛應用。同時汽車芯片巨頭飛思卡爾推出了IMX.8可以支持8個屏幕互動與信息顯示，NXP公司推出量產級別支持100M數據傳輸的以太網芯片，這些為汽車實現面向服務、軟件定義功能提供物質基礎。

1.2汽車ECU數量增多，功能復雜

隨著無人駕駛技術、車聯網技術以及智慧交通普及，汽車ECU數量急劇增加，以一個B級車ECU數量約在20-30個之間，現在B級車ECU數量達到40個左右，還有增加趨勢，每個ECU支持和實現某些特定功能，也需要實時獲取車內大量數據例如：車速、發動機轉速、發動機溫度、轉矩等，雖然汽車總線技術已經廣泛應用，但是由于它采用廣播式數據發送方式，造成網絡開銷增加，網絡擁堵不堪。另外車內ECU硬件與軟件是密耦合，軟件開發不是按照顆粒度最小組件進行開發及調用的，所以造成汽車ECU開發、測試周期長，ECU硬件與軟件擴展性、兼容性差，這已是整車廠新車開發頑疾，整車廠工程師面對強勢ECU供應商經常反復修改設計方案，甚至重新設計整車軟件策略與通訊方式。

基于上述兩種情況，許多整車廠的工程師思考如何如何快速、準確完成整車功能開發與測試？他們提出自頂層功能定義出發，又稱SOA或者面向服務，將復雜的汽車功能分解成一系列小的軟件組件，定義汽車中間件采用協議，規范汽車硬件設計與芯片選用，將復雜汽車功能實現變成服務間調用，硬件與軟件開放分離開了，整車廠側重于軟件開發、集成與測試，供應商側重于硬件設計、制造。這樣極大縮短整車開發時間，在強勢供應商獲得話語權，避免軟件功能重復開發、重復測試，利于整車廠對整車功能規劃、配置及升級，這是SOA產生的背景。

2.SOA的定義與特點

什么是SOA：一種粗粒度小、松耦合服務架構，服務之間通過簡單、精確定義接口進行通訊，不涉及底層編程接口和通訊模型。

SOA是一種架構理念，汽車整車架構設計我們通常稱為EEA，它是從整車功能出發，基于車型規劃（通常考慮未來5-10年車型），定義出整車功能域或者功能集，再根據這些功能域從硬件和軟件的角度，將整車功能切割為獨立的小模塊，不同ECU將這些模塊調用和組合完成一系列復雜的功能，模塊開發一般是整車廠與配套廠聯合開發，功能配置和XLM文件發布和管理由整車廠控制，這樣整車廠在ECU開發與管控占有主動權，擺脫配套廠控制。

SOA側重整車功能定義、軟件模塊切割和調用，它有支持很多不同的協議，其中SOME/IP協議是最具有代表性的協議，所以千萬別把SOA等同于SOME/IP協議，SOME/IP只是SOA的眾多協議選擇之一，SOME/IP是專門用于汽車行業，SOME/IP通過AUTOSAR規范來具體定義SOME/IP協議細節。

3.SOA技術路線

目前SOA的技術路線有以下三種：域控制器、ZONAL控制器和中央控制器三種。

1）域控制

采用域控制器是整車廠主要有沃爾沃、奔馳、寶馬等，它將整車功能屬性劃分為底盤、車身、發動機、安全、娛樂五個功能域，每個功能域有一個域控制器，這個域控制器相當于一個MATSTER，可以完成許多復雜功能，以及控制其他處于同一域內的ECU故障診斷、升級、喚醒與休眠等功能。

2）ZONAL控制器

采用ZONAL控制器目前只有特斯拉采用，它將整車功能按照整車區域分為左右兩個部分，左邊有一個集成域控制器，管理左側部分所有整車功能，例如左側車窗升降、車門關閉、空調溫度控制等，右邊反之亦然。

3）中央控制器

采用中央控制器是德國大眾和奧迪MEQ平臺，它其實是ZONAL升級版，大眾稱為ICAS架構（車內應用服務器），它自帶千兆以太骨干網、TSN時間敏感網絡、自適應AUTOSAR平臺、高性能HPC計算、TSN交換域控制器、虛擬以太交換、IP/VLAN等。與上述兩種架構相比支持更多數據實時交換，支持自動駕駛多核CPU運算和數據服務，具備強大本地云計算和處理的能力。

參考文獻

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