在“软件定义汽车”的时代,下一代集中式(域)电子电气架构的推进,正在驱动域控制器的量产加速。
当前,L2/L2+级ADAS市场迎来了高速增长期,传统分散的软硬件架构已经不能很好地满足智能驾驶系统需求。高工智能汽车研究院预计,到2022-2023年L2级及以上智能驾驶域控制器将会规模量产装车,域控制器将成为未来汽车的“标配”。
域控制器的重要性不言而喻,吸引了越来越多的企业涉足该领域,不仅有主机厂和传统Tier 1巨头们,还有如东软睿驰这类供应商凭借软件技术优势异军突起。
在全新一代电子电气架构全面落地之前,近几年大部分主机厂仍会使用混合域的EEA架构,形成“分布式ECU+域控制器“的过渡方案。如果主机厂想要在较短的周期内和有限的资源下,选择更具性价比的方案,来实现更好的整车智能化效果,那么中央域和自动驾驶域控的引入则十分重要。
中央域控的应用可以解决车内IT基础设施的问题,包括以太网网关以及整车级服务的运行环境;自动驾驶域控可实现辅助驾驶/自动驾驶功能的集中化实现,这两者对电子电气架构的升级意义重大。
因为种种原因,域控制器的量产应用还处于起步阶段,其中自动驾驶域控制器的开发面临非常高的技术门槛,包括产品性能、功能安全、信息安全等均有极高要求。随着智能驾驶系统和功能升级,高性能的自动驾驶域控制器还需要适配新的软件架构,带来了软件开发难度增加,开发周期与开发成本也将进一步提升。
这意味着,域控制器开发与量产难题亟待解决。
一、域控制器标准化可行吗?
寻求高效解决数据驱动软件开发和迭代升级的方式,将成为主机厂面对新一轮市场争夺战的焦点。
这是因为,在未来汽车市场竞争中,差异化应用、技术与功能的快速迭代升级效率成为竞争关键。
在传统Tier1供应商定制化硬件和软件工程开发模式下,若主机厂需要部署应用软件开发,前期还需要解决巨大的工程化工作和技术难题。
比如,当前自动驾驶域控制器多采用异构多核的架构,芯片集成A核、R核、M核,还集成了GPU、DSP等特定的专用硬件加速单元,导致核间通讯和同步问题十分复杂。另外,在硬件架构上部署基础软件,需要对底层硬件架构进行大量繁琐的适配工程,这往往需要1-2年的时间。伴随着芯片的发展,后续域控制器功能增加等等,面向底层的硬件工作化部分工作量还将大幅增加,稳定性和性能的挑战也会越来越大。
对主机厂来说,更为理想的开发模式是,基于标准化的域控制器产品,快速部署应用软件。
标准化的自动驾驶域控制器基于异构架构芯片,通过将底层架构中的基础组件如电源网络管理模块、存储、通讯各方面的安全保护模块、数据交换模块等等通用部分实现标准化。
供应商域控制器开发过程中就已经将上述多个模块和机制的适配协同性工程化工作提前解决,包括芯片内部器件适配、各个网络和通讯的接口适配、AP和CP之间的组合适配等等。
基于以上,标准化域控制器配置了基础软件平台,为应用层提供标准化的接口,保证应用软件在不断迭代发展时,不会受到硬件工程适配的拖累。并通过配置SOA中间件等软件层和工具链,基于中间件提供的相对稳定上层接口,主机厂便能够方便快捷的实现上层开发应用软件和迭代升级。
今年8月,东软睿驰领率先发布了两款标准化域控制器产品,面向自动驾驶领域的行泊一体域控制器和面向整车的通用域控制器,为域控制器标准化提供了借鉴意义。
其中新一代行泊车一体域控制器支持5路高清摄像头、5路毫米波雷达、12路超声波雷达接入,摄像头最高支持800万像素,可实现高达28项的ADAS功能。
东软睿驰自动驾驶行泊一体域控制器所支持的自动驾驶功能;图片来源:东软睿驰
该产品主要面向的是L2-L2+级别ADAS系统,算力配置可满足L2-L2+级别需求,基于“开发者友好型”的设计理念,内置基础软件,丰富的功能中间件和开发工具,可实现一站式的基于IDE的可视化开发环境,能够根据配置生成丰富多样的开发工具及软件SDK,用以满足不同开发需求。
未来3-5年,L2-L2+级别ADAS市场依旧会呈现快速增长态势,从当前市场发展趋势来看,将前行、变道和泊车功能融合在一个域控制器中实现,具备明显的成本优势,已经成为越来越多车企的选择,存在较大的市场发展空间。
这类标准化行泊一体域控制器的出现,通过一种较低成本和更加便捷的量产方式,推动自动驾驶域控制器的规模化部署,具备十分积极的意义。
二、基础软件平台NeuSAR解决软件开发痛点
电子电气架构的集中化发展,也对应用层对底层软件平台提出了新的要求。
标准化域控制器可以通过基础软件平台、自动驾驶专用中间件实现软硬件解耦,基础软件将上层的应用软件开发与底层的硬件/芯片选择隔离开,这样不仅可以降低芯片和成本变化所带来的风险,还提前解决了基于域控制器进行软件开发过程中的诸多痛点,可以让主机厂将资源与精力集中在应用层功能软件的开发上。
毕竟,在各大主机厂纷纷选择自研软件的同时,成本和效率也是亟待解决的一大难题,软件架构开发成功,并非纯粹靠“工程师堆积”。对传统主机厂来说,软件部分尤其是基础软件平台(包括底层软件、中间件以及相关模块化软件),依旧是最大短板。
基础软件需要面向SOA,基于AUTOSAR不断的升级发展,为应用和硬件的适配提供充分的保障;另外,SOA框架需要满足跨核和跨域的需求,解决主域控制器中不同异构核之间实现高精度时钟同步时遇到精度损失问题;OTA实现过程中,主域控制器及区域控制器、终端节点控制器难以实现统一升级、统一管理、整车软件版本管理、升级事务性的管理等等。
在未来很长一段时间内,Tier1或OEM还需要紧密合作的基础软件服务供应商,紧跟新架构的升级,不断的补充、完善和提升基础软件平台。
由软件供应商提供一个将应用软件所需接口全部封装好的基础软件平台,是当前行业内协作的最佳选择。
在东软睿驰提出的SOA整体解决方案中,基础软件平台NeuSAR包含了能够支持AUTOSAR AP R2011版本的aCore、最高能够支持AUTOSAR CP R4.4版本的cCore,以及AUTOSEMO Service Framework(以下简称“ASF”),也能够实现软件平台的一体化。
NeuSAR可适配不同指令集的软硬件平台并对上统一封装接口,并将开发各领域SOA化应用软件过程中,所须的基础运行环境和开发环境接口集中起来并实现标准化,预装在标准化域控里面,提供完善的配套SOA工具链等等。
而ASF则面向SOA服务开发视角,提供了系统级服务、SOA+、原子服务、整车级系统服务、动态服务等。主要可以解决跨核和跨域之间的通信和协调部分,还有每个域控制器内部的健康管理、诊断、日志管理等自身挑战。
通过上述基础软件平台实现不同域控制器之间的复用,向上层提供统一接口,并与AUTOSAR AP、CP相互配合,可以大幅降低开发难度,节省大量的人力物力,从而加速应用层特性上的创新。
据了解,ASF1.0版本将针对基础概念,以及部分软件分层进行统一,以便行业对ASF形成一致的认识;ASF2.0版本会定义出服务开发时环境与运行时环境,原子服务和系统级服务的部分接口等。其中,ASF1.0版本将于2021年底推出。
基于上述标准化的接口、标准化芯片的选择、标准化软件选择和工具链集成,便可以形成一款“拿来即用”的中央计算单元,即标准化通用域控制器。
东软睿驰通用域控制器特性;图片来源:东软睿驰
上述提到东软睿驰推出的这款通用域控制器,具备丰富的接口协议、高算力硬件平台,可支持网关、车身域、动力域等独立控制器或融合控制器的应用。
该产品基于面向SOA的架构,大大增强了平台的可拓展性,可移植性,同时预置基础软件和标准中间件,提供丰富的开发工具,可帮助整车企业快速实现整车开发,降低研发成本投入,提高功能开发效率。这对电子电气架构集中化和SOA架构发展都具有较大意义。