如何看待電動(dòng)汽車電子架構(gòu)的發(fā)展？

接前文如何看待電動(dòng)汽車電子架構(gòu)的發(fā)展？

1）服務(wù)為導(dǎo)向的軟件架構(gòu)

為了面對(duì)個(gè)性化的需求，功能軟件開發(fā)需要更敏捷，而基于此ServiceorientedArchitecture(SOA)是完成這項(xiàng)任務(wù)的關(guān)鍵，它能夠建立動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)系，把車內(nèi)各個(gè)IP節(jié)點(diǎn)根據(jù)功能要求進(jìn)行應(yīng)用層服務(wù)的數(shù)據(jù)建立交互。

圖 SOA架構(gòu)與服務(wù)分布

在AUTOSAR中基于TCP/UDP之上定義了SOME/IP通信模塊能夠支持SOA架構(gòu)通信的需要，當(dāng)然在AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)中SOME/IP也是逐步部署的。

可參考http://some-ip.com對(duì)SOME/IP的roadmap的介紹

AUTOSAR4.0–basicsupportforSOME/IPmessagesalreadyexisting.

AUTOSAR4.1–supportforSOME/IP-SDandPublish/Subscribewasadded.

AUTOSAR4.2–thetransformerwasaddedforserializationaswellasotheroptimizations.

AUTOSAR4.3–fixingsometransformerbugs,addingsupportforlargeUDPmessageswithSOME/IP-TPaswellasSOME/IP-SDoptimizations.

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域內(nèi)，尤其是在高階自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，數(shù)據(jù)交互量要求巨大，未來基于SOME/IP構(gòu)建大數(shù)據(jù)傳輸還有待驗(yàn)證，至少?gòu)腁udizFAS上看到并未采用SOME/IP作為其中間件，在確定性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)需要?jiǎng)討B(tài)組網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景還比較少，但是考慮未來功能升級(jí)需求，還是需要研究實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕M網(wǎng)協(xié)議。

2）網(wǎng)絡(luò)通信 車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)指的是IVN（InVehicleNetwork）

V2X/V2V需要與國(guó)家，地區(qū)通信基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃同步，且DSRC非國(guó)內(nèi)主流，暫時(shí)沒有太多關(guān)注

國(guó)內(nèi)的5G部署速度會(huì)很快，所以考慮V2X的場(chǎng)景還是結(jié)合中國(guó)自身情況

對(duì)于MEB這樣的真正的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)需要包含更多的實(shí)際設(shè)計(jì)要求：

100BaseT1與1000BaseT1的標(biāo)準(zhǔn)化使得以太網(wǎng)已作為主干網(wǎng)絡(luò)的首選，而且整車需要增加冗余設(shè)計(jì)；

基于AVB/TSN以太網(wǎng)通信規(guī)范將成為網(wǎng)絡(luò)核心底層協(xié)議；

確定性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)度設(shè)計(jì)，保證控制系統(tǒng)時(shí)延要求；

CAN到現(xiàn)在還是車輛內(nèi)部主要網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的主要原因就是能夠滿足控制功能的時(shí)間延遲，信號(hào)優(yōu)先級(jí)搶占等要求；在現(xiàn)有整車電子架構(gòu)框架下的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)路由需求也可以由通信核心的網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然在一些中高檔車上已經(jīng)有MOST/FlexRay子網(wǎng)，Ethernet主要應(yīng)用于DoIP與AVB。

備注：FlexRay這個(gè)東西能堅(jiān)持多久，滲透多大范圍不樂觀。

不久的將來TSN能夠把傳統(tǒng)以太網(wǎng)改造成與CAN類似的具有優(yōu)先級(jí)搶占功能網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)，同時(shí)基于控制功能信號(hào)流需求，實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度設(shè)計(jì)。硬件層面參考如下圖所示,軟件層面AUTOSAR也在逐步發(fā)布，但是核心的信號(hào)基于時(shí)間觸發(fā)的調(diào)度設(shè)計(jì)需要由軟件協(xié)議棧確保WorstCase場(chǎng)景下的時(shí)延滿足功能（應(yīng)用）軟件需求，在現(xiàn)有以太網(wǎng)案例中都有TTTech的身影，后續(xù)從OEM核心利益出發(fā)這塊的設(shè)計(jì)包括軟件開發(fā)應(yīng)該會(huì)由自己來掌握。

更多TSN標(biāo)準(zhǔn)的信息可以訪問以下網(wǎng)站：https://1.ieee802.org/tsn/

以下這張是NXP以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)芯片選項(xiàng)表，可以看到大的車企對(duì)芯片供應(yīng)商的要求有哪些。當(dāng)然業(yè)界還有一家在車載以太網(wǎng)加速布局,可以看到TSN基本協(xié)議在MAC/PHY中已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)。

圖 NXP以太網(wǎng)芯片摘自www.nxp.com

圖 Maverll以太網(wǎng)芯片摘自www.marvell.com

在某些材料上，未來在某些應(yīng)用中規(guī)劃10G帶寬傳輸。按照現(xiàn)在的車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間表，很難在2020年實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)的規(guī)范發(fā)布，而且底層的線束需要從UTP/STP切換成光纖，另外隨著帶寬提高對(duì)于主芯片的緩存/內(nèi)存讀寫能力要求將大大提高，看到IntelGo平臺(tái)已經(jīng)把PCIe總線也加入進(jìn)來，汽車電子發(fā)展真的是太快了?。?！

圖 Intel自動(dòng)駕駛平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(包含主要總線技術(shù)）

3）功能分配

域控制器因?yàn)橛袕?qiáng)大的硬件計(jì)算能力與豐富的軟件接口支持，使得更多核心功能模塊集中于域控制器內(nèi)，系統(tǒng)功能集成度大大提高，這樣對(duì)于功能的感知與執(zhí)行的硬件要求降低，加之?dāng)?shù)據(jù)交互的接口標(biāo)準(zhǔn)化/網(wǎng)絡(luò)化，會(huì)讓這些零部件變成標(biāo)準(zhǔn)零件，從而降低這部分零部件開發(fā)/制造成本。簡(jiǎn)而言之，外圍零件只關(guān)注本身基本功能，而中央（域）控制器關(guān)注系統(tǒng)級(jí)功能實(shí)現(xiàn)。

圖 大眾MEBICAS軟件功能規(guī)劃策略摘自VectorCongress2016

由于大眾一向是分布式系統(tǒng)模塊化的倡導(dǎo)者，以后哪些ECU合并，算法合并還有哪些功能簡(jiǎn)化降級(jí)，在接下來的信息發(fā)布過程中非常值得關(guān)注

4）開發(fā)模式

上層應(yīng)用程序可能來自不同的供應(yīng)商，那么軟件開發(fā)流程以及后期的集成測(cè)試驗(yàn)證也會(huì)帶來更大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的供應(yīng)商與OEM的合作模式已經(jīng)發(fā)生變化，Tier1不再是大包大攬，OEM以及第三方軟件供應(yīng)商會(huì)更多參與進(jìn)來，如果硬件開發(fā)由另外的合作方負(fù)責(zé)，那么后續(xù)的軟件/系統(tǒng)集成將是一個(gè)非常復(fù)雜的工作。作為最終的負(fù)責(zé)方，OEM在系統(tǒng)開發(fā)中會(huì)擔(dān)當(dāng)越來越重要的角色，未來的成功將來自于全產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)整合

軟件的開發(fā)計(jì)劃與硬件的開發(fā)計(jì)劃相互獨(dú)立，軟件將會(huì)是全生命周期內(nèi)迭代持續(xù)，且軟件可能橫跨更多不同硬件設(shè)備。而以往的開發(fā)都是以零件SOP節(jié)點(diǎn)作為軟件開發(fā)計(jì)劃的參考時(shí)間，同時(shí)硬件方案是同步確定的。

未來隱藏在這個(gè)電動(dòng)平臺(tái)下面的軟件整合工作，值得期待。

5）控制器硬件

傳統(tǒng)主控制器主要還是基于32位Tricore,PowerPC以及850等架構(gòu)的微處理器,而對(duì)于海量計(jì)算,高速數(shù)據(jù)傳輸,傳統(tǒng)架構(gòu)體系已經(jīng)無法滿足上述應(yīng)用需求,這也是為什么新架構(gòu)內(nèi)核芯片在積極進(jìn)入汽車電子行業(yè),

可以看看這兩家最新的車載芯片都從已有的芯片平臺(tái)往ARM上轉(zhuǎn)移

https://www.nxp.com/products/automotive-products:MC_50802?tid=sbmenu#MCUMPU

https://www2.renesas.cn/zh-cn/products/automotive-lsis/r-car.html

對(duì)于MachineLearning,DeepLearning等技術(shù)在自動(dòng)駕駛的場(chǎng)景的應(yīng)用, 需要提供額外的軟硬件支持.這也是為什么AI芯片,GPU等非汽車行業(yè)的計(jì)算硬件在汽車行業(yè)內(nèi)受到重視.未來對(duì)于域控制器內(nèi)部的硬件必定要根據(jù)功能安全等級(jí)劃分為Performance,Safety等不同類型的功能,根據(jù)不同類型的功能分配進(jìn)入不同功能安全支持的芯片內(nèi).從現(xiàn)有控制器硬件架構(gòu)看多顆/多核芯片以及冗余架構(gòu)是域控制器設(shè)計(jì)主流設(shè)計(jì)， 雖然MEB還沒有提供官方硬件控制器信息,但是借鑒AudizFAS自動(dòng)駕駛控制器ZFAS,未來域控制器只會(huì)在此基礎(chǔ)上增加更多高性能，可靠性的設(shè)計(jì)。

結(jié)束語

數(shù)字生活在國(guó)內(nèi)已經(jīng)由"互聯(lián)網(wǎng)+"，"共享經(jīng)濟(jì)"的風(fēng)口下比歐美發(fā)到國(guó)家領(lǐng)先了許多，但是汽車行業(yè)也正乘著這股熱潮借由各種題材來展現(xiàn)美好的前景。圍繞個(gè)人的數(shù)字化應(yīng)用入口已經(jīng)由幾家互聯(lián)網(wǎng)巨頭所把控，新的公司想成為其中一極越發(fā)困難。而在個(gè)人數(shù)字生活中由一件硬件與兩個(gè)賬號(hào)是至關(guān)重要的，手機(jī)+微信/支付寶。國(guó)內(nèi)大部分人的數(shù)字生活有這3樣?xùn)|西構(gòu)建，剩下的服務(wù)或者工具都可以在3樣?xùn)|西下授權(quán)與操控。所以不知道MEB來到國(guó)內(nèi)如何定位自己的數(shù)字生活中的角色。

對(duì)于手機(jī)行業(yè)，下面是2007年與2017年全球銷量前5排行榜，在智能化以及中國(guó)品牌崛起的10年間原來4位領(lǐng)跑者已經(jīng)退出了。那么汽車行業(yè)的洗牌是否也在這股電動(dòng)化，智能化風(fēng)潮中已經(jīng)到來？