前言

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新电子电气架构的变革确确实实正在发生，而且势不可挡。

车内的行驶电脑需要和IT后端的数字服务系统连接，通过V2X与基础设施及其他车辆建立起低延时的无线通信以获取外界环境的信息，中央电脑将这些路线信息和车辆传感器获取的周边数据汇总在一起，最后经处理后显示在用户高度定制化的大屏上。

这些看似平常的功能，实际上需要一个很先进的车辆架构来支撑。而且要想将这些功能的用户体验逐步提升至极致，更需要强大的软件技术作为后盾。

更让人意外的是，车辆新架构的革新带来的影响不仅限于技术层面，更是撬动了经久沉淀的组织架构划分，以及项目执行层面固有的标准流程。

一、汽车系统软件工程的创新

技术发展离不开创新，在汽车软件领域的创新，主要是IT技术的创新。

如图1所示，从汽车系统软件工程的角度，主要分为现代嵌入式系统，云计算技术，分布式计算，实时系统，混合安全(Safety & Security)系统。 在新架构下，这些方面有着技术方面的创新。仔细琢磨的话，会发现这些创新点多少投射出互联 领域IT技术的影子。

(二) 以下是不同的架构视图，它们的目的和使用它们的原则。如图3。
功能视图，功能视图通常也称为功能架构，这类视图的重点是描述车辆的功能及其相互依赖关系

物理系统视图，通常将其描绘为整个电气系统的顶层视图，并附有底层 络拓扑示意图。

系统逻辑视图更专注于对软件层面的描述。在逻辑视图中，通常会展示软件中使用了哪些类，模块和组件，以及它们之间的相互关系。
用于此模型的符 通常是UML

上述我们分享了软件架构式样，接下来我们看一下软件架构的趋势。

02 软件架构的趋势

关于软件架构的发展趋势，主要有以下方面： （一）自动驾驶软件架构 自动驾驶的应用功能需要构建在较高层的抽象级别。

比如这些功能需要获得最近障碍物的距离的信息，可行驶空间等，再把它们转换到统一的虚拟坐标系中，最后和地图视图中的目标进行比较，以确定其该执行什么样的动作。这需要更高级神经 络学习算法，视觉处理相关的软件驱动库，以及可靠性高，性能优秀的中间件。

(二）自恢复和自适应系统设计
安全关键软件架构需要满足自恢复的需要，自恢复是指自动从错误状态中恢复的能力。一般的自恢复系统包含测量，分析，计划和执行，这些设计机制。简单的说就是监测执行过程并随时纠正的一套算法机制。

在自动驾驶系统中额外要求这种自恢复的机制，而且要求自恢复的过程是无感的，这对设计的要求就提出了很大的挑战。

除了自恢复，还有一个概念就是自适应，它也是在安全关键系统中十分重要的设计元素。自适应强调的是一套冗余备份的系统，提供在特定情况下功能降级的应对措施。

(三）大数据软件架构
大数据在车上的运用越来越多，对现代汽车的意义也越来越大。由大数据引入的挑战在于对庞大数据的存储，分析和处理。由于大数据的特点在于数据容量大，类别多，速率高。另外需要鉴别数据的价值和真实性。这都对大数据的软件架构提出了挑战。

那么新架构下的软件技术有哪些p>

三、新架构下的软件技术

本节将介绍当下比较火热的软件技术: SOA, 中间件，以太 及TSN，基于模型的开发。

01 SOA

《AP AUTOSAR应用》那期分享中，也提到了服务架构参考模型。 服务架构应具备的基本要素，从服务的动态特性方面，有3点。

可见性，服务需要有提供方和消费方，它们互动的前提是需要知道对方的存在。

相互作用，服务的相互作用通常是消息的发送和接受，另外还包含状态的迁移和改变。

真实世界效应，服务动作产生的效应，这种效应包括信息的改变，数据的添加和删除。

从服务的本身的描述上，又分为以下3种。

服务描述，目的是描述服务包含哪些能力，怎么样去接入和使用这些服务，服务的约束和策略是什么。其中一个重要的描述信息就是服务接口描述。

契约和策略，策略代表某种使用服务的约束或者条件，服务契约是具体化的策略断言，管理双方或者多方的需求和期望。契约致力于解决服务提供者和消费者之间的交互问题

执行上下文，主要是指服务的执行依赖关系。

说了很多参考模型抽象的概念，落实到具体实现层面指的是什么见图5。

汽车领域的服务设计，应该是对执行器传感器这些能力的服务化，以及汽车基础功能的服务化，最后将应用以服务化的方式设计。

而将这些服务联系在一起的过程，称为服务的编排。即将服务组件通过中心协调组件，完成所需服务的调用，以实现上层应用功能。另一种形式则是将服务依次调用形成服务的操作链。

服务设计的难点在于当前没有一个现成的可以遵从的守则或者方法，需要在项目实践中迭代改进服务的设计。还有一些关于评价服务设计质量的KPI，如可重用性，颗粒度大小，可靠性等等指标，可以综合衡量服务设计的合理性。

02 以太 为主干 的总线技术

以太 总线技术在新架构下的潜力是它能取代其他总线成为主干 的地位。
如果要成为汽车 络的主干 ，还需验证以太 的很多方面的性能。例如带宽利用率， 络延迟，数据流的设计等等。

对于软件来讲，需要有相应的TSN协议栈，用于时间同步的最佳主时钟算法，switch的配置，QoS的应用设计等等。如图7。

通信中间件设计的一些要素，例如通讯式样，服务发现，传输协议，序列化，服务质量策略。如图9对AP AUTOSAR中ara::com 与 ROC IPC进行了对比。

05 基于模型的开发

基于模型开发应用是ISO26262推荐的，在ASIL-B以上的话是强制要求的。

基于模型的开发的好处显而易见，通过应用建模再生成代码可以避免人为的编码失误，使开发人员专注用功能本身，而无需把大量的时间花在书写代码上。

再和AUTOSAR的方法论结合后，能实现需求和实现完美追溯，代码自动化生成，以及标准验证和仿真工具。如图11。

图11 基于模型的开发

以上便是本期为大家分享的《新架构下的软件技术》概述

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