王娟
摘 ?要:本文研究“軟件定義汽車”產(chǎn)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(shù)路線,域控制器、ZONAL、中央控制器。
關(guān)鍵詞:SOA、EEA、域控制器、ZONAL
1.研究背景
最近汽車界流行術(shù)語“軟件定義汽車”,即指汽車開發(fā)不再以往傳統(tǒng)開發(fā)模式,以客戶需求出發(fā)來設(shè)計(jì)和定義整車功能,依托最新的芯片技術(shù)和車載軟件的應(yīng)用技術(shù)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(jìn)功能,例如無人駕駛L3.0。其實(shí)這個(gè)概念并不是空穴來風(fēng),它的必須要具備以下二個(gè)條件:
1.1車載芯片技術(shù)迅速發(fā)展
汽車芯片技術(shù)在最近10年左右實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,以色列mobile Eye公司推出帶圖像捕捉、圖像識(shí)別、目標(biāo)跟蹤的智能芯片,使得汽車無人駕駛技術(shù)得到迅猛發(fā)展,無人駕駛L1.0-2.5級(jí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量裝車、廣泛應(yīng)用。同時(shí)汽車芯片巨頭飛思卡爾推出了IMX.8可以支持8個(gè)屏幕互動(dòng)與信息顯示,NXP公司推出量產(chǎn)級(jí)別支持100M數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)芯片,這些為汽車實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)、軟件定義功能提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
1.2汽車ECU數(shù)量增多,功能復(fù)雜
隨著無人駕駛技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智慧交通普及,汽車ECU數(shù)量急劇增加,以一個(gè)B級(jí)車ECU數(shù)量約在20-30個(gè)之間,現(xiàn)在B級(jí)車ECU數(shù)量達(dá)到40個(gè)左右,還有增加趨勢(shì),每個(gè)ECU支持和實(shí)現(xiàn)某些特定功能,也需要實(shí)時(shí)獲取車內(nèi)大量數(shù)據(jù)例如:車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、轉(zhuǎn)矩等,雖然汽車總線技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但是由于它采用廣播式數(shù)據(jù)發(fā)送方式,造成網(wǎng)絡(luò)開銷增加,網(wǎng)絡(luò)擁堵不堪。另外車內(nèi)ECU硬件與軟件是密耦合,軟件開發(fā)不是按照顆粒度最小組件進(jìn)行開發(fā)及調(diào)用的,所以造成汽車ECU開發(fā)、測(cè)試周期長(zhǎng),ECU硬件與軟件擴(kuò)展性、兼容性差,這已是整車廠新車開發(fā)頑疾,整車廠工程師面對(duì)強(qiáng)勢(shì)ECU供應(yīng)商經(jīng)常反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案,甚至重新設(shè)計(jì)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(zhǔn)確完成整車功能開發(fā)與測(cè)試?他們提出自頂層功能定義出發(fā),又稱SOA或者面向服務(wù),將復(fù)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(xié)議,規(guī)范汽車硬件設(shè)計(jì)與芯片選用,將復(fù)雜汽車功能實(shí)現(xiàn)變成服務(wù)間調(diào)用,硬件與軟件開放分離開了,整車廠側(cè)重于軟件開發(fā)、集成與測(cè)試,供應(yīng)商側(cè)重于硬件設(shè)計(jì)、制造。這樣極大縮短整車開發(fā)時(shí)間,在強(qiáng)勢(shì)供應(yīng)商獲得話語權(quán),避免軟件功能重復(fù)開發(fā)、重復(fù)測(cè)試,利于整車廠對(duì)整車功能規(guī)劃、配置及升級(jí),這是SOA產(chǎn)生的背景。
2.SOA的定義與特點(diǎn)
什么是SOA:一種粗粒度小、松耦合服務(wù)架構(gòu),服務(wù)之間通過簡(jiǎn)單、精確定義接口進(jìn)行通訊,不涉及底層編程接口和通訊模型。
SOA是一種架構(gòu)理念,汽車整車架構(gòu)設(shè)計(jì)我們通常稱為EEA,它是從整車功能出發(fā),基于車型規(guī)劃(通??紤]未來5-10年車型),定義出整車功能域或者功能集,再根據(jù)這些功能域從硬件和軟件的角度,將整車功能切割為獨(dú)立的小模塊,不同ECU將這些模塊調(diào)用和組合完成一系列復(fù)雜的功能,模塊開發(fā)一般是整車廠與配套廠聯(lián)合開發(fā),功能配置和XLM文件發(fā)布和管理由整車廠控制,這樣整車廠在ECU開發(fā)與管控占有主動(dòng)權(quán),擺脫配套廠控制。
SOA側(cè)重整車功能定義、軟件模塊切割和調(diào)用,它有支持很多不同的協(xié)議,其中SOME/IP協(xié)議是最具有代表性的協(xié)議,所以千萬別把SOA等同于SOME/IP協(xié)議,SOME/IP只是SOA的眾多協(xié)議選擇之一,SOME/IP是專門用于汽車行業(yè),SOME/IP通過AUTOSAR規(guī)范來具體定義SOME/IP協(xié)議細(xì)節(jié)。
3.SOA技術(shù)路線
目前SOA的技術(shù)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(fā)動(dòng)機(jī)、安全、娛樂五個(gè)功能域,每個(gè)功能域有一個(gè)域控制器,這個(gè)域控制器相當(dāng)于一個(gè)MATSTER,可以完成許多復(fù)雜功能,以及控制其他處于同一域內(nèi)的ECU故障診斷、升級(jí)、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(qū)域分為左右兩個(gè)部分,左邊有一個(gè)集成域控制器,管理左側(cè)部分所有整車功能,例如左側(cè)車窗升降、車門關(guān)閉、空調(diào)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(guó)大眾和奧迪MEQ平臺(tái),它其實(shí)是ZONAL升級(jí)版,大眾稱為ICAS架構(gòu)(車內(nèi)應(yīng)用服務(wù)器),它自帶千兆以太骨干網(wǎng)、TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)AUTOSAR平臺(tái)、高性能HPC計(jì)算、TSN交換域控制器、虛擬以太交換、IP/VLAN等。與上述兩種架構(gòu)相比支持更多數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換,支持自動(dòng)駕駛多核CPU運(yùn)算和數(shù)據(jù)服務(wù),具備強(qiáng)大本地云計(jì)算和處理的能力。
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教改項(xiàng)目:融合智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)特點(diǎn)的專業(yè)英語混合式教學(xué)改革研究與實(shí)踐,項(xiàng)目編號(hào):203686