智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電動(dòng)化是汽車未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，而正是這樣的變化，將會(huì)給汽車E／E架構(gòu)和軟件架構(gòu)帶來(lái)巨大的革新，在以前哪怕現(xiàn)在，汽車仍主要作為一個(gè)代步工具以滿足我們的出行需求，而與我們的信息娛樂(lè)生活所分離，在未來(lái)汽車將與我們的日常生活息息相關(guān)。

新四化對(duì)汽車軟件架構(gòu)的革新

1、汽車智能化的實(shí)現(xiàn)需要大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理以用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)或基于多傳感器輸入的模型推導(dǎo)，應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的并行處理及時(shí)給出解決方案，高性能計(jì)算首先需要新硬件架構(gòu)的支持，例如異構(gòu)多核處理器、GPU加速等；其次也需要依賴新的軟件架構(gòu)以支持跨平臺(tái)的計(jì)算處理能力、高性能微控制器的計(jì)算以及分布式和遠(yuǎn)程診斷等。

2、Car－2－X應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)需要車輛與車外系統(tǒng)的互動(dòng)，而這會(huì)涉及動(dòng)態(tài)通訊及大量數(shù)據(jù)的有效分配，例如對(duì)于交通路況的及時(shí)獲取還需要第三方合作伙伴的參與，因此新軟件架構(gòu)還需支持云交互以及非Autosar系統(tǒng)的集成。

3、車輛在云端的互連需要專用安全手段的支持，以確保云交互和車載系統(tǒng)的通訊安全。

4、新四化的趨勢(shì)將需要汽車軟件系統(tǒng)的更強(qiáng)互動(dòng)，汽車軟件既要安全又可更新以反映新的功能特性或法規(guī)要求，這就需要新架構(gòu)支持軟件組件的動(dòng)態(tài)部署以及非Autosar架構(gòu)與非車載系統(tǒng)之間的交互。

新四化對(duì)E／E架構(gòu)的革新

當(dāng)前汽車E／E架構(gòu)一直遵循著“一個(gè)功能一個(gè)盒子”的分布式架構(gòu)模式，在這樣的汽車電子電氣架構(gòu)形式下，每增加一個(gè)功能，就需要增加相應(yīng)的控制器和通訊信號(hào)，進(jìn)一步增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，如下兩點(diǎn)因素將重塑未來(lái)E／E架構(gòu)。

1、異構(gòu)軟件平臺(tái)的系統(tǒng)集成

今天的汽車E／E架構(gòu)雖可分別劃歸到信息娛樂(lè)、底盤和動(dòng)力總成等不同域中，但信息娛樂(lè)系統(tǒng)通常使用Linux或商業(yè)化的通用操作系統(tǒng)，Autosar經(jīng)典平臺(tái)則是實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的嵌入式ECU標(biāo)準(zhǔn)，隨著未來(lái)新技術(shù)及深度嵌入式系統(tǒng)對(duì)計(jì)算能力不斷增長(zhǎng)的需求，急需第三種控制控制器－域控制器用于集成特定領(lǐng)域的功能特性（如車輛運(yùn)動(dòng)域、車身域等），形成域集中或跨域集中式電子電氣架構(gòu)。

2、由基于信號(hào)向面向服務(wù)（SOA）的通訊方式轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)汽車通訊仍是基于信號(hào)的通訊方式，即信息發(fā)送者不Care誰(shuí)接收而只負(fù)責(zé)將信號(hào)發(fā)送出去，接收者也不Care是誰(shuí)發(fā)送的而只負(fù)責(zé)接收自己的想要的即可，這種方式非常適用于有限大小控制數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。而諸如自動(dòng)駕駛等先進(jìn)應(yīng)用場(chǎng)景加入后，大量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交互必須采用面向服務(wù)的通訊方式以提高通訊效率降低負(fù)載，在該種方式下，接收者作為客戶端，只需要查找、訂閱服務(wù)等待接收信息即可，而發(fā)送者作為服務(wù)提供者只需要給訂閱者提供服務(wù)和信息即可。基于信號(hào)和面向服務(wù)的兩種通訊方式的結(jié)合對(duì)未來(lái)的E／E架構(gòu)提出例如嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

在未來(lái)，隨著汽車電子及軟件功能的大幅增長(zhǎng)，最終可能向基于中央計(jì)算機(jī)的車輛集中式電子電氣架構(gòu)，甚至車－云協(xié)同控制發(fā)展。

在這樣的趨勢(shì)下，需要一高度靈活、高性能且支持HPC、動(dòng)態(tài)通訊等特性的新軟件架構(gòu)平臺(tái)——Adaptive Autosar。

Classic Autosar與Adaptive Autosar的比較

當(dāng)前汽車控制器，如ECU與其他功能或信息娛樂(lè)性控制器有明顯的不同，基于Autosar經(jīng)典平臺(tái)開(kāi)發(fā)的汽車控制器，具有如下特點(diǎn)：

1、硬實(shí)時(shí)，可在us時(shí)間內(nèi)完成事件的實(shí)時(shí)處理，硬實(shí)時(shí)任務(wù)必須滿足最后期限的限制，以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2、高功能安全等級(jí)，其可達(dá)到ASIL－D的安全等級(jí)。

3、對(duì)CPU、RAM或Flash等資源具有較低的占用率。

4、軟件功能通常是固化不可動(dòng)態(tài)變更的。

而信息娛樂(lè)性控制器，則正好與上相反，其一般會(huì)占用較大的硬件資源，且一般不具有實(shí)時(shí)性，因其一般運(yùn)行在嵌入式PC上，如LINUX，而不是汽車級(jí)操作系統(tǒng)上，所以其即使出現(xiàn)故障也不會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。而Apdative Autosar則是連接這兩者的橋梁，其具有如下特點(diǎn)：

1、軟實(shí)時(shí)，具有毫秒級(jí)內(nèi)的最后期限，且偶爾錯(cuò)過(guò)最后期限也不會(huì)造成災(zāi)難性后果。

2、具有一定的功能安全要求，可達(dá)到ASIL－B或更高。

3、與經(jīng)典平臺(tái)不同的是，它更適用于多核動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)的高資源環(huán)境，如QNX。

Adaptive Autosar與Classic Autosar相比，雖實(shí)時(shí)性要求有所降低，但在保證一定功能安全等級(jí)的基礎(chǔ)上，大大提高了對(duì)高性能處理能力的支持，以支持智能互聯(lián)應(yīng)用功能的開(kāi)發(fā)，因此C＋＋將成為Adaptive Autosar平臺(tái)的主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

Adaptive Autosar架構(gòu)

Adaptive Autosar架構(gòu)如下：主要包括硬件／虛擬機(jī)層、基礎(chǔ)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

Adaptive Application是多進(jìn)程且可處于不同的執(zhí)行狀態(tài)，Manifest是arxml類型的文件，其主要包含平臺(tái)相關(guān)的信息，例如恢復(fù)操作以及與服務(wù)或庫(kù)相關(guān)的依賴關(guān)系（說(shuō)實(shí)話到這我都感覺(jué)基本是ROS的架構(gòu)了），Adaptive Autosar基礎(chǔ)模塊在布置和更新應(yīng)用時(shí)會(huì)讀取該文件，Instance 配置文件主要包含靜態(tài)的信息，如版本信息等。

1、ara：：em－－－通訊管理接口

其可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的函數(shù)調(diào)用和事件發(fā)送。

服務(wù)請(qǐng)求：雙向數(shù)據(jù)流，即發(fā)送請(qǐng)求者會(huì)收到服務(wù)端的反饋，可支持多對(duì)1的服務(wù)請(qǐng)求，即單個(gè)服務(wù)可被不同客戶端調(diào)用，客戶端可串行或并行進(jìn)行反饋，具體流程如下：

事件發(fā)送：由客戶端發(fā)起，單向數(shù)據(jù)流。即數(shù)據(jù)只可從服務(wù)端向客戶端流動(dòng)，支持單個(gè)服務(wù)向多個(gè)客戶端的事件發(fā)送，流程如下：

2、ara：：em－－－執(zhí)行管理

控制器啟動(dòng)階段：主要進(jìn)行OS的啟動(dòng)，檢查安裝的應(yīng)用，如掃描應(yīng)用的manifest文件，并負(fù)責(zé)應(yīng)用的啟動(dòng)（fork（），exec（））。

控制器運(yùn)行階段：使應(yīng)用運(yùn)行在狀態(tài)機(jī)所期望的狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)狀態(tài)的改變和進(jìn)程的終止。

3、ara：：diag－－－診斷管理

4、ara：：per－－－存儲(chǔ)管理

其主要對(duì)非易失性存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)流存儲(chǔ)及對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

Adaptive Autosar的出現(xiàn)并不是為了取代Classic Autosar平臺(tái)，而是針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)兩者的共存和協(xié)作，Classic Autosar平臺(tái)支持高安全性和高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用場(chǎng)景，因此對(duì)于深度嵌入式的軟件功能需部署運(yùn)行在經(jīng)典平臺(tái)上；而Adaptive Autosar則支持大數(shù)據(jù)的并行處理，所以對(duì)于高性能運(yùn)算的功能則需要運(yùn)行在Adaptive平臺(tái)上。

備注：上圖有沒(méi)有看到ROS的熟悉身影

總結(jié)

隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的如火如荼，車聯(lián)網(wǎng)及萬(wàn)物互連、云技術(shù)的日益發(fā)展，Adaptive Autosar的出現(xiàn)不僅可滿足現(xiàn)有需求，還可滿足未來(lái)汽車技術(shù)的革新變化，由于其支持各種自適應(yīng)的部署、復(fù)雜的微控制器以及各種非Auosar系統(tǒng)的互動(dòng)，未來(lái)汽車將擁有不同類型的架構(gòu)并互相進(jìn)行補(bǔ)充。

－ END －