籮筐分享｜一文了解汽車電子控制系統中的軟體開發過程

如今的汽車越來越智能化，無人駕駛亦非遙不可及，屆時人們隻需要坐在車裡休閑喝茶即可到達目的地。然而，在智能汽車的内部卻是人們察覺不到的密密麻麻的線路以及無處不在的電子器件在工作，這就是汽車的“大腦”——電子控制系統。正是這套越來越複雜的電子控制系統完成輔助甚至替換駕駛員的動作，實作對車輛運作狀态的監測與控制，使人們的出行更輕松、簡單、安全。

汽車電子控制系統發展過程——由簡及繁

回想七十年前的汽車，電子裝置僅有起動機、電池、車燈等為數不多的幾個，四十幾根導線就可以滿足整車的電子部件需求。上世紀八十年代，随着IT技術的發展，汽車業掀起一場電子電氣化浪潮，各種安全配置随之誕生。搭載軟體系統的電子控制器開始在汽車上生根發芽。随着控制器數量逐漸增多，不同控制器之間需要解決通信問題，CAN總線、LIN總線應運而生。2007年奧迪Q7和保時捷卡宴的線束總長度突破6km,不斷增加的線束長度以及越來越多的控制器給車企帶來巨大的成本壓力，随後汽車電子控制系統開始向集中化發展。目前特斯拉Model S以及Model 3線束長度大約3km和1.5km。

汽車各大系統的軟體功能逐年快速增長

線束長度的變化從側面反映出汽車電子控制系統由簡及繁的巨大變化，軟體作為電子控制系統的重要組成部分，發展更趨于複雜化。

汽車電子軟體發展趨勢

ECU整合度将提升

早在去年，大衆就宣布力争讓汽車上隻有一個ECU。在一些供應商巨頭内部，确實也在這麼做。特别是在ADAS和自動駕駛下，整合的ECU架構尤為重要。

ECU将承載更多的傳感器

未來汽車将需要更多的傳感器來感覺環境，以及依靠傳感器來保證備援設計。這對ECU的能力來說也是考驗。不過進階算法與機器學習的發展，有望取代一部分傳感器，減少傳感器數量。

汽車以太網發展

長期以來，汽車ECU都是在一個封閉的網絡環境下。不過随着智能汽車技術、物聯網的發展，很有可能會催生汽車以太網，實作跨域通信。不過如何保證功能安全，這将又是對汽車軟體的一大考驗。

資料量的提升、HAD的備援要求、互聯環境下的安全保障，以及跨行業标準協定的需求很有可能催生汽車以太網，并使其成為備援中央資料總線的關鍵助推因素。以太網解決方案可以實作跨域通信，并通過添加以太網擴充，例如音-視訊橋接（AVB）和時間敏感網絡（TSN）等，來滿足實時性要求。

本地網際網路絡、控制器區域網絡等傳統網絡将繼續在車輛上運用，但僅用于封閉式的低級網絡，如傳感器和執行器等。FlexRay和MOST等技術有可能被汽車以太網及其擴充（如AVB、TSN等）取代。

整車企業會嚴控與功能安全及HAD相關的資料互連，但将為第三方通路資料開放接口

發送與接收安全關鍵資料的中央網際網路關将始終直接且僅連接配接到整車企業的背景，第三方會被允許進行資料通路（被監管法規排除的場景除外）。然而，在車輛APP化的推動下，資訊娛樂系統的新興開放接口将允許内容和應用程式供應商加載内容，而整車企業将盡可能嚴格地保持各自的标準。

目前的車載診斷端口将被互聯通訊方案取代。通過接入整車實體端口來讀取車輛資料不再必要，登陸車企背景即可。車企将在其背景開放若幹資料接口，以滿足若幹特定場景的需求，如失竊車輛軌迹追蹤或個性化保險等

汽車将在雲端結合車内及車外資訊

雖然非車企以外的企業參與程度仍取決于監管法規，非敏感資料（即非隐私或安全相關資料）仍然有望更多地在雲端進行處理。随着資料量的增長，大資料分析将被越來越多地應用于資料處理，并将基于資料處理結果制定相應的行動方案。

基于資料的自動駕駛的應用及其他各項數字化創新将依賴于不同企業之間的資料共享。當然現在仍然不清楚不同企業間的資料共享将如何實作、由誰實作，但主要的傳統供應商和技術企業已經開始建立有能力處理此種海量資料的內建化平台。

汽車将應用雙向通信的可更新部件

通過車載測試系統，汽車可以實作自動檢查功能和內建更新，進而推動生命周期管理，以及增強或解鎖産品的售後功能。所有ECU都會與傳感器和執行器交換資料，并檢索資料包來支援創新性用例，如基于車輛參數的路線計算。

OTA更新是HAD的前提條件，它還将有助于開發新功能、確定網絡安全，并使車企得以更快部署功能與軟體。事實上，正是OTA推動了本文提及的多項整車架構上的重大變革。

為實作類似智能手機那樣的更新性，汽車行業須克服限制性的經銷合同、監管要求和安全與隐私問題等諸多挑戰。整車企業将與該領域的技術供應商密切合作，在OTA平台上實作車隊标準化。

車輛将在全壽命周期内擷取功能性及安全性更新。監管部門可能強制要求軟體維護，來確定車輛設計的安全完整性。更新和維護軟體的責任将在車輛維護與運作領域催生新業務模式。

中國将成為汽車軟體及電子産業發展的新高地

中國的整車行業在過去幾年取得了有目共睹的巨大發展。國産汽車行業的進展不僅展現在傳統能源汽車的研發及制造上，也同時展現在了諸如汽車電動化、共享化、網際網路化、無人駕駛化等所謂“新四化”上。國産汽車軟體及電子的發展，也會借此東風，不斷取得新發展。

國内一些車企在上面軟體發展趨勢中也有所動作：

ECU整合：比亞迪早前宣布在最新的e平台上實作儀表、空調、音響、智能鑰匙等控制子產品10合1，使整車控制子產品線束大幅減少，降低子產品故障率以及提升生産裝配效率。

汽車以太網：上汽集團早前推出了基于全新電子電氣架構的電動車平台——Double E架構，核心亮點之一是采用了支援海量資料極速傳輸的以太網技術。

整車廠商開放資料接口：比亞迪早前上線了汽車智慧開放平台，并通過該平台将車内信号封裝為數百個API。開放的API内容涵蓋車身、行駛資料、車速、全景、空調、雷達、充電裝置等18類資料。

雲端資料處理：阿裡巴巴推出的AliOS智聯網汽車解決方案，其一大亮點是充分發揮了阿裡雲在雲計算、大資料和人工智能的優勢，借助阿裡巴巴的生态能力，賦能合作夥伴更好探索“資料x智能”驅動的新型業務模式。

OTA：上汽與阿裡巴巴合作的斑馬智行在2017年底/2018年初完成對近40萬台榮威/MG品牌乘用車的OTA更新，受到了業内極大關注，堪稱是智能汽車在華發展的标志性事件之一。

汽車軟體和電子系統的新時代已經開啟。此前業内奉為圭臬的業務模式、客戶需求和競争格局都将發生劇變。我們對即将産生的産值和利潤持樂觀态度。但若想從變革中獲益，汽車行業的所有參與者均應根據全新的環境，重新思考和謹慎定位（或再定位）自身的價值主張。

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