汽車電子軟件新的發(fā)展方向——自動(dòng)代碼生成

　　汽車制造商們一直致力于將工業(yè)自動(dòng)化不斷推向新的高度。現(xiàn)在，他們?cè)谠O(shè)計(jì)進(jìn)程自動(dòng)化領(lǐng)域則更是下大功夫。隨著軟件復(fù)雜性的增強(qiáng)，他們將致力于在不犧牲穩(wěn)定性的前提下，將研發(fā)重心向自動(dòng)代碼生成（ACG）和縮短量產(chǎn)時(shí)間這兩個(gè)方向轉(zhuǎn)移。

　　在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代，最復(fù)雜的汽車可能擁有超過(guò)100個(gè)微處理器、超過(guò)1億的編碼行數(shù)（LOC）。而且目前我們還沒(méi)看到任何跡象表明：這種不斷增長(zhǎng)的軟件發(fā)展勢(shì)頭未來(lái)會(huì)受到遏制。令人驚訝地是，甚至許多資金短缺的公司，也在試圖用機(jī)器而不是人類來(lái)解決這項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。其實(shí)自動(dòng)代碼生成很久以前就應(yīng)用于這個(gè)行業(yè)了，現(xiàn)在看來(lái)，它正處于迫切需要突破的臨界點(diǎn)。自動(dòng)代碼生成工具，有利于使設(shè)計(jì)原形進(jìn)入量產(chǎn)。它們創(chuàng)造了易于維護(hù)的編碼，也有助于工程師創(chuàng)建復(fù)合系統(tǒng)，快速進(jìn)入市場(chǎng)。

　　“當(dāng)人們將注意力轉(zhuǎn)向較大型項(xiàng)目、更復(fù)雜的運(yùn)算法則以及32位浮點(diǎn)芯片時(shí)，自動(dòng)編碼將成為主流，”MathWorks公司汽車行業(yè)部經(jīng)理WensiJin說(shuō)；“對(duì)于混合動(dòng)力車相關(guān)項(xiàng)目而言，這種方式很適用，不需要和海量的修改代碼打交道?！?/p>

　　新興技術(shù)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)代碼生成特別感興趣—絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都采用編碼發(fā)生器，進(jìn)行免修改編程，比如為主動(dòng)安全和電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)編碼?，F(xiàn)在，汽車制造商們?cè)诟呒?jí)人機(jī)界面上應(yīng)用此技術(shù)的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多。

　　“隨著越來(lái)越多的汽車采用圖形顯示和人機(jī)界面，汽車工業(yè)將采用更多工具手段，集中在圖形用戶界面設(shè)計(jì)、在實(shí)際設(shè)備上生成代碼，”微軟汽車組項(xiàng)目經(jīng)理WalterSullivan說(shuō)。

　　自動(dòng)編碼的好處

　　軟件技術(shù)日益成為促進(jìn)汽車制造商差異化的關(guān)鍵—他們可以用軟件添加特色和功能。對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)而言，編程也很關(guān)鍵。適當(dāng)?shù)木幊棠軌蛱岣咝阅軈?shù)、燃料經(jīng)濟(jì)性，降低排放。自動(dòng)代碼生成的最大好處就是：機(jī)器編碼比人類快得多。“顯著降低開(kāi)發(fā)時(shí)間，”天合汽車公司電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)高級(jí)軟件開(kāi)發(fā)工程師JonChalmers說(shuō)：“雖然開(kāi)始時(shí)比較費(fèi)時(shí)間，但是到項(xiàng)目收尾時(shí)，成效明顯?！?/p>

　　眾多觀察家認(rèn)為：手動(dòng)編程已經(jīng)不再能夠滿足行業(yè)需求。多年前，匯編語(yǔ)言就開(kāi)始給C語(yǔ)言讓位了。C語(yǔ)言將編程提高到一個(gè)更抽象的高度，讓開(kāi)發(fā)者能夠在同一時(shí)間生成更多軟件，錯(cuò)誤更小?！盎谀Ｐ偷拈_(kāi)發(fā)將超越C語(yǔ)言邁出一大步，”dSpace公司北美產(chǎn)品經(jīng)理DirkFleischer說(shuō)?！案橄缶鸵馕吨粡?fù)雜，”自動(dòng)代碼生成工具，在最大程度上消除了一些普通編程錯(cuò)誤，比如上溢。

　　采用模型和編碼器，還有助于提高穩(wěn)定性。因?yàn)檐浖軌蛟?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/1751/" target="_blank">硬件功能完善前獲得嚴(yán)格審核及修改?！霸?a target="_blank">電子設(shè)備硬件完備之前，設(shè)計(jì)師可以將自動(dòng)編碼軟件放在dSpace盒子中，進(jìn)行硬件在環(huán)測(cè)試，”Chalmer說(shuō)：“還可以盡早調(diào)整運(yùn)算法則—這樣當(dāng)我們把盒子裝到汽車上時(shí)，對(duì)其性能更有信心。”

　　業(yè)內(nèi)對(duì)此技術(shù)的信心越來(lái)越強(qiáng)，已經(jīng)將其進(jìn)一步擴(kuò)展到提高編碼效率的應(yīng)用上了。曾經(jīng)有負(fù)面觀點(diǎn)稱：編碼器會(huì)使軟件無(wú)法承受、力不從心，占用更大內(nèi)存和處理功能，超出汽車制造商的預(yù)期。

　　但是現(xiàn)在情況有所改變。“隨著自動(dòng)代碼生成工具日益完善，將逐漸接近手動(dòng)編碼實(shí)現(xiàn)的效果，”VectorCANtech公司內(nèi)嵌軟件高級(jí)項(xiàng)目工程師RalfFritz說(shuō)。

　　許多程序員稱：機(jī)器生成代碼的效率僅比優(yōu)秀的手動(dòng)編碼高幾個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于許多在其新項(xiàng)目上用自動(dòng)代碼生成技術(shù)的公司而言，這個(gè)結(jié)果還算令人滿意。

　　自動(dòng)代碼生成不會(huì)產(chǎn)生額外工作。但是像許多新技術(shù)一樣，開(kāi)始時(shí)比傳統(tǒng)項(xiàng)目需要花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，也需要一定的培訓(xùn)或較高的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

　　“設(shè)定一項(xiàng)自動(dòng)編碼項(xiàng)目是比較復(fù)雜的，”天合汽車公司產(chǎn)品總工程師RichardBlachford說(shuō)；“先確定一個(gè)項(xiàng)目，然后用工具以你想要的確定方式生成代碼。在此過(guò)程中，還需要一兩個(gè)對(duì)自動(dòng)編碼工具沒(méi)有抵觸情緒的軟件專家?！?/p>

　　挑戰(zhàn)隨之而來(lái)

　　隨著自動(dòng)編碼在新領(lǐng)域得到更大應(yīng)用、在大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)里應(yīng)用更廣泛，免修改代碼也出現(xiàn)了—畢竟，沒(méi)人喜歡改來(lái)改去。將機(jī)器生成和手工編寫結(jié)合，對(duì)于那些在這個(gè)要求高可靠性工業(yè)工作的人而言，是一大挑戰(zhàn)。

　　只要在這個(gè)領(lǐng)域工作，就需要提高效率、盡快修改不合適的編碼。工具供應(yīng)商承認(rèn)：在此領(lǐng)域還有很多工作需要去做，“今天我們所面對(duì)的重要障礙，就是在免修改環(huán)境下的自動(dòng)代碼生成工具集成，”Etas公司產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理VivekJaikamal說(shuō)。

　　還有一些挑戰(zhàn)比較簡(jiǎn)單，只要求盡可能減少耗費(fèi)時(shí)間。但是在復(fù)雜領(lǐng)域（比如動(dòng)力傳動(dòng)和安全領(lǐng)域），數(shù)據(jù)價(jià)值變動(dòng)頻繁，程序員必須想法子找到解決之道。

　　“必須搞清楚如何實(shí)現(xiàn)這樣的功能，這相對(duì)較簡(jiǎn)單，”MathWorks公司內(nèi)嵌應(yīng)用經(jīng)理TomErkkinen說(shuō)：“如果擁有大量的、還未清楚傳送出去的全球數(shù)據(jù)，很難洞悉未來(lái)走向?！?/p>

　　在設(shè)計(jì)進(jìn)程中，設(shè)計(jì)師們還必須面對(duì)一個(gè)挑戰(zhàn)，即：需要程序員修改軟件。通常，程序員能夠找到容易修改的方式。但是絕大多數(shù)觀察家認(rèn)為：很少有人回應(yīng)這種需求，通過(guò)手動(dòng)編碼修改軟件。

　　“如果要消費(fèi)者自己修改，有時(shí)他們會(huì)覺(jué)得手動(dòng)的速度更快，”VectorCANtech公司內(nèi)嵌軟件產(chǎn)品線經(jīng)理RobertMiller說(shuō)：“但是當(dāng)你在整個(gè)生命周期內(nèi)做修改，就需要重新生成代碼。如果采用手動(dòng)生成的話，這些變革通常不會(huì)實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)編碼隨著供應(yīng)鏈移動(dòng)時(shí)，這點(diǎn)特別重要。如果賣方手動(dòng)修改編碼，當(dāng)OEM商通過(guò)同一種編碼器查閱編碼時(shí)，會(huì)改變其中記錄的信息，賣方對(duì)編碼的改動(dòng)可能丟失。

　　如果用人工進(jìn)行此類改動(dòng)，原模型將不再呈現(xiàn)量產(chǎn)時(shí)的代碼信息。那么在后續(xù)項(xiàng)目中，軟件工程師就得不斷更新手動(dòng)修改過(guò)的軟件，還要決定是否使用原始模塊或修改過(guò)的原代碼。

　　“如果選擇質(zhì)量已經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的修改過(guò)的原代碼，功能模塊的價(jià)值將逐步消退，”Etas公司的市場(chǎng)副總裁JeffKessen說(shuō)：“代碼生成后的修改，可能不會(huì)傳遞到新項(xiàng)目上?！?/p>

　　修改自動(dòng)生成代碼，會(huì)擾亂進(jìn)程持續(xù)性，為重新使用帶來(lái)障礙。現(xiàn)在，越來(lái)越多公司在整個(gè)開(kāi)發(fā)周期均采用自動(dòng)編碼軟件。“但是還有很多公司不信任自動(dòng)編碼，所以他們用它作原型模塊，用手動(dòng)編碼量產(chǎn)，”美國(guó)國(guó)家儀器公司硬件在環(huán)（HIL）和動(dòng)態(tài)測(cè)試產(chǎn)品經(jīng)理ChrisWashington說(shuō)：“隨著工具公司日益優(yōu)化代碼生成方式，這種情況將越來(lái)越少。”

　　自動(dòng)編碼帶動(dòng)測(cè)試自動(dòng)化

　　絕大多數(shù)自動(dòng)代碼生成（ACG）的擁躉者，都致力于降低開(kāi)發(fā)時(shí)間、增加軟件的再利用率。但是對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，自動(dòng)代碼生成的一大關(guān)鍵好處，就是可以使開(kāi)發(fā)者更容易地測(cè)試，確保耐用性。在建模過(guò)程中，自動(dòng)代碼生成使工程師更容易持續(xù)驗(yàn)證其理念和完成情況。

　　“所采用的實(shí)施方案越高級(jí)，就越能持續(xù)驗(yàn)證，”ChrisWashington說(shuō)：“這是獲得最大好處的關(guān)鍵?！弊詣?dòng)代碼生成的好處，會(huì)在設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程中一直保持下去。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)希望節(jié)省時(shí)間，對(duì)創(chuàng)造成果再加工。能夠采用已經(jīng)考驗(yàn)證明成效的測(cè)試，對(duì)于手動(dòng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)非常重要。

　　“用自動(dòng)編碼來(lái)證明效用，是非常容易的，”MathWorks的WensiJin說(shuō)：“還能再次利用自己的測(cè)試案例，大大提高生產(chǎn)率?！?/p>

　　自動(dòng)代碼生成能夠滿足的各種需求中，驗(yàn)證軟件可靠性是非常重要的一項(xiàng)。消費(fèi)者希望其壽命能夠遠(yuǎn)超其他消費(fèi)類產(chǎn)品。在這個(gè)汽車開(kāi)始決定乘客生死的時(shí)代，性能可靠有效的軟件，意義非常重要?！皩?duì)于安全類系統(tǒng)，我們更關(guān)注驗(yàn)證進(jìn)程，而機(jī)器生成的代碼非常好用，”MathWork公司內(nèi)嵌應(yīng)用經(jīng)理TomErkkinen說(shuō)。

　　自動(dòng)代碼生成還有一個(gè)好處，就是使工程師團(tuán)隊(duì)的工作更加輕松，即使沒(méi)有在技術(shù)層面產(chǎn)生重大影響。而且它還能提供許多程序記錄，為開(kāi)發(fā)商提供進(jìn)程報(bào)告?！白詣?dòng)記錄能夠減少檢查的麻煩，”VectorCANtech公司SteveTraicoff說(shuō)。