1980年代隨著IT技術(shù)的起步和興起，在當(dāng)時機(jī)械主宰的汽車行業(yè)內(nèi)掀起了一場電子電氣化革命。年輕的汽車電子系統(tǒng)迅猛發(fā)展，逐漸成為汽車的重要組成部分。汽車HDI小編獲悉，2000年奔馳S級轎車的電子系統(tǒng)已經(jīng)擁有80個電控單元，1900條總長達(dá)4km的通信總線。2007年奧迪Q7和捷卡宴的總線長度突破6km。在汽車電子系統(tǒng)功能逐漸豐富的同時，也因為通信總線不斷增長、控制器數(shù)量井噴式上升帶來了不受控制的制造成本上揚(yáng)。

  對于研發(fā)工程師來說，如果任憑控制器數(shù)量繼續(xù)發(fā)展下去，遲早有一天系統(tǒng)會復(fù)雜到無人能總攬全局、無人能準(zhǔn)確把握的程度。就像分散的小傳感器被逐漸集成為功能更強(qiáng)的單個傳感器，將分散的控制器按照功能域劃分、集成為運(yùn)算能力更強(qiáng)的域控制器的想法應(yīng)運(yùn)而生。

為何引入域控制器

  現(xiàn)如今，每臺汽車搭載的電子控制器平均25個，而在一些高端車型中這一數(shù)量通常會超過100。然而，這些控制器并非孤島，它們之間由總線相連，通過工程師預(yù)設(shè)好的通信協(xié)議交換信息。電子控制器數(shù)量越多，總線數(shù)量必將更長。長度超過6km的總線，重量通常會超過70kg，基本成為位列發(fā)動機(jī)之后的全車第二重部件。HDI板廠發(fā)現(xiàn)，為了控制總線長度、降低電子控制器數(shù)量（或者保持控制器數(shù)量不變）從而降低電子部件重量、降低整車制造成本，大型域控制器的設(shè)計理念逐漸浮出水面。

　　以駕駛輔助系統(tǒng)舉例來說，為了滿足未來自動駕駛的功能需求，必將為汽車軟件系統(tǒng)帶來更多的代碼量和軟件包，運(yùn)行和存儲這些代碼就需要更大的存儲空間和更強(qiáng)的運(yùn)算能力。為了不讓車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加復(fù)雜，將已有的分散小型控制器加以整合成為域控制器并配以開放式的整體架構(gòu)，成為現(xiàn)今汽車電系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。為了承擔(dān)起相應(yīng)功能域的運(yùn)算和控制任務(wù)，多核高性能的控制器將逐漸進(jìn)入車載控制系統(tǒng)。

　　所謂“域”就是將汽車電子系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為若干個功能塊，每個功能塊內(nèi)部的系統(tǒng)架構(gòu)由域控制器為主導(dǎo)搭建。各個域內(nèi)部的系統(tǒng)互聯(lián)仍可使用現(xiàn)如今十分常用的CAN和FlexRay通信總線。而不同域之間的通訊，則需要由更高傳輸性能的以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)信息交換任務(wù)。對于功能域的具體劃分，不同整車廠會有自己的設(shè)計理念，下圖給出了一種可能的劃分方法。在每個功能域中，域控制器處于絕對中心，它們需要強(qiáng)大的處理功率和超高的實(shí)時性能以及大量的通信外設(shè)。　

汽車未來電子構(gòu)架

　　隨著域控制器的提出，軟件將根據(jù)相應(yīng)功能域重新分類集成。未來的汽車電子系統(tǒng)，將越來越面向駕駛員并以服務(wù)為導(dǎo)向。車載娛樂系統(tǒng)、人車交互系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將扮演愈發(fā)重要的角色，其代碼量也必將與日俱增。為了應(yīng)對這一系統(tǒng)變革，必須將相應(yīng)軟件系統(tǒng)從分散在各處的電子控制器中剝離出來并重新集成在相應(yīng)的域控制器中。下圖展示了一種未來可能的汽車電子系統(tǒng)構(gòu)架。左上角為面向駕駛員的域控制器，它主要負(fù)責(zé)與駕駛員的人機(jī)交互功能。它被從傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)等控制器中分離出來，并通過中央網(wǎng)關(guān)和以太網(wǎng)與其它域控制器進(jìn)行通信連接。

　　通過智能天線和移動網(wǎng)絡(luò)，使得車載電子系統(tǒng)與整車廠后臺實(shí)時互聯(lián)成為可能。對于用戶來說，與云端后臺實(shí)時互聯(lián)將大大提高汽車所能接受的數(shù)據(jù)量，以便為駕駛員提供更多車載服務(wù)。電路板廠舉個例子，例如，汽車行駛時對環(huán)境的感知或?qū)χ車沼嘬囄坏男畔⑹占?，這不僅可以通過車載傳感器完成，也可以通過云端后臺的數(shù)據(jù)庫實(shí)時獲取。

　　另外，汽車上機(jī)械磨損件的使用情況、電子系統(tǒng)軟硬件錯誤報告等信息也可以被實(shí)時傳送至云端。這意味著，錯誤診斷讀取等服務(wù)將不需要客戶將車開到4S店，而直接通過云端讀取。這為汽車工程師對下一代汽車的改進(jìn)和研發(fā)提供了大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在大家所熟知Over the Air Update也將得益于這一構(gòu)架更為普及。同時開放的汽車軟件架構(gòu)將為用戶提供安裝個性化軟件應(yīng)用的可能性。面向客戶的汽車軟件系統(tǒng)會像手機(jī)一樣，提供越來越靈活和多樣的使用體驗。

域控制器內(nèi)部構(gòu)架（Adaptive AUTOSAR）

　　當(dāng)我們在談?wù)撚蚩刂破鞯臅r候，是要利用其強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力為龐大的汽車軟件集中運(yùn)算提出可能，一般來說它是一個復(fù)雜的多核電控單元。然而回首十年前，大多數(shù)汽車電子控制單元一般為16Bit單核處理器。這一技術(shù)跨越意味著，控制器供應(yīng)商要在底層應(yīng)用軟件上下更大功夫，升級已有的開發(fā)工具鏈，才有可能在開發(fā)這一復(fù)雜系統(tǒng)的同時有效控制成本。

　　當(dāng)今量產(chǎn)的汽車電子控制器大多采用的是依據(jù)AUTOSAR或OSEK開發(fā)的靜態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)。在軟件系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不同功能函數(shù)被事先定義好的排序文件（Scheduling）依次調(diào)用、逐個運(yùn)行。靜態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是資源分配問題被事先一次性解決，每個函數(shù)的具體運(yùn)行區(qū)間亦被提前鎖定。這滿足了一些對于行車安全有苛刻要求的功能函數(shù)運(yùn)行需求，比如決定安全氣囊是否打開的功能函數(shù)被固定地每幾毫秒運(yùn)行一次，以便緊急情況下氣囊得以及時打開。

　　然而結(jié)合多核處理器，對于那些對運(yùn)行時間沒有很高要求的功能函數(shù)來說，動態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)就擁有許多優(yōu)點(diǎn)。例如它更適合應(yīng)用于服務(wù)為導(dǎo)向的功能函數(shù)，可以方便地進(jìn)行軟件升級，為在線優(yōu)化函數(shù)運(yùn)行順序提供可能。針對這一系統(tǒng)AUTOSAR提出了一套可變AUTOSAR（AdapTIve AUTOSAR）的解決方案。它既可以囊括動態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，也為傳統(tǒng)的AUTOSAR提供了接口。

　　從圖中可以看到，整套架構(gòu)以Linux為內(nèi)核的POSIX-OS作為基石，它既可以在多核系統(tǒng)中直接運(yùn)行也可以在額外的Hypervisor環(huán)境中獨(dú)立運(yùn)行。來自整車廠和不同供應(yīng)商的眾多軟件包分別構(gòu)成了診斷服務(wù)、安全措施、通信服務(wù)等功能塊，并集成在AdapTIve-AUTOSAR工作組中。所有的軟件通過Service-Broker互通信息，并為傳統(tǒng)的AUTOSAR軟件提供接口。Vector公司提出的汽車電子構(gòu)架圖，也將這一理念融合其中?？梢哉f，隨著域控制器開始進(jìn)入車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，汽車電子系統(tǒng)必將逐步產(chǎn)生由內(nèi)而外的大變革。

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