注：原文作者 Dr. Markus Oertel and Dr. Bastian Zimmer ；由天涯無(wú)忌翻譯整理。
1）半自動(dòng)駕駛輔助系統、定期空中升級等復雜的電子功能將很快成為許多車(chē)輛的標準功能；這些復雜的電子功能需要新的EE架構和更高性能的ECU支持；2）車(chē)內軟件的數量和復雜度持續快速增加，汽車(chē)行業(yè)正在經(jīng)歷重大變革以滿(mǎn)足新的市場(chǎng)需求。3）車(chē)輛新的功能和任務(wù)所需的計算能力越來(lái)越高，微處理器作為微控制器的補充，越來(lái)越多的被應用于ECU中。一個(gè)或多個(gè)微處理器與控制器相結合，形成高性能ECU，用于對高算力的需求；這些ECU的微處理器與智能手機或PC中使用的微處理器非常相似，也需要新的軟件架構。為了將這些微處理器無(wú)縫地集成到現有的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )中，運行在操作系統之上的中間件需基于標準的AUTOSAR Adaptive。4）在快速數據網(wǎng)絡(luò )和強大處理器的支持下，重點(diǎn)不再是高效的數據傳輸，而是加強單個(gè)ECU的解耦。從而使更換單個(gè)ECU對系統其余部分的影響應盡可能小。 汽車(chē)E/E架構的演進(jìn)路線(xiàn)
2.1 過(guò)去 - 分布式EE架構
一個(gè)功能是由一個(gè)ECU來(lái)實(shí)現的。并且還帶有一組相關(guān)的傳感器和執行器，并從車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )接收其他數據。車(chē)輛的通信矩陣描述了ECU之間的這些必要的通信通道。但是，這種設計限制了可重用性。傳感器和執行器直接連接到單個(gè)獨立的功能性ECU上。如果其他總線(xiàn)參與者需要使用這些值，則需要更改通信矩陣。圖1. 分布式架構
典型的域有 “車(chē)身域”，“動(dòng)力傳動(dòng)域”和“信息娛樂(lè )域”。該EE架構的基本思想是每個(gè)域使用一個(gè)功能強大的控制器，絕大部分必要的傳感器/執行器都與該控制器連接，這大大增加了在域中擴展功能的靈活性。
2.3 未來(lái) – 中央服務(wù)器架構
域控制器進(jìn)一步合并在大型高性能計算機服務(wù)器或計算機集群中，傳感器/執行器現在作為所謂的“智能傳感器”和“智能執行器”直接連接到網(wǎng)絡(luò )，并執行機電一體化任務(wù)。因此，它們變得獨立于ECU和車(chē)輛，從而實(shí)現了具有高重用潛力的模塊化系統設計。但是，對于低成本傳感器，此過(guò)程將不會(huì )具有良好的成本效益比。要使用這些傳感器，它們還可以直接連接到圖3中藍色顯示的集成節點(diǎn)ECU上。這些節點(diǎn)ECU還具有另一個(gè)重要功能：它們充當傳感器和執行器的總線(xiàn)系統（即CAN，LIN，FlexRay和以太網(wǎng)）之間的網(wǎng)關(guān)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，以太網(wǎng)代表了中央計算機方向的主總線(xiàn)系統。通過(guò)對傳感器和執行器ECU接口的適當抽象來(lái)創(chuàng )建模塊化和功能可擴展的體系架構。
中央服務(wù)器或集成節點(diǎn)域控制單元是結構比較復雜的ECUs單元；它們通常由幾個(gè)微控制器和微處理器組成。此種異構形式的優(yōu)勢1： 因為控制器和處理器的屬性相互補充，因此這種異構結構提供了一些性能優(yōu)勢。b、微處理器自身性能優(yōu)勢：
使用的計算內核提供了更高的時(shí)鐘速率，并帶來(lái)了許多功能，例如高多標量或跳躍預測，可提高平均性能。
較大的高速緩存還允許連接速度較慢但較大的外部存儲設備。
除了更多的資源容量之外，微處理器還提供了更好的硬件虛擬化支持，從而使管理程序（hypervisor）技術(shù)的使用更加容易。
此種異構形式的優(yōu)勢2：具有微控制器和微處理器的異構計算單元的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以滿(mǎn)足安全要求。按照ISO26262標準來(lái)看，當前處理器的安全完整性等級達到ASILB。通過(guò)使用冗余，仍然可以實(shí)現高度自動(dòng)駕駛所需的ASIL D等級。
在這樣的系統中，冗余的微控制器執行兩項任務(wù)：一方面，它執行監視功能；另一方面，它也可以用于在發(fā)生故障時(shí)提供降級的功能，以便系統能夠繼續以高度的可靠性執行其功能。
3.2 高性能ECU內配備了多個(gè)可編程組件
在高性能ECU內部，許多獨立的軟件組件共同實(shí)現ECU的功能。這在技術(shù)層面和組織層面都具有挑戰性。 從技術(shù)角度來(lái)看，組件必須能夠相互通信以提供通用功能。ECU制造商的任務(wù)現在是通過(guò)使用處理器間通信（IPC）連接組件并描述交換的數據。對于ECU制造商而言，這是一項新任務(wù)，因為在先前的工作流程中未執行此步驟。然而事實(shí)是到目前為止，只需描述ECU之間的數據交換。并且這一責任完全由車(chē)輛制造商承擔。這同樣適用于系統的診斷功能、軟件更新和網(wǎng)絡(luò )管理。在未來(lái)，ECU簡(jiǎn)單的單獨由一方定義的方式將會(huì )變成由多方進(jìn)協(xié)商后來(lái)共同完成。從組織的角度來(lái)看，集成各種軟件組件是一個(gè)日益嚴峻的挑戰。ECU的模塊化設計和POSIX兼容的操作系統使集成來(lái)自多個(gè)獨立團隊的軟件變得更加容易。然而，因此，ECU集成商的角色變得越來(lái)越復雜。這使得用專(zhuān)業(yè)的工具來(lái)支持ECU集成商完成其具有挑戰性的任務(wù)變得更加重要。在軟件開(kāi)發(fā)中對性能和靈活性的不斷增長(cháng)的需求以及對成本的敏感度的不斷提高要求整個(gè)供應鏈的廣泛變化。AUTOSAR Adaptive是必不可少的軟件組件平臺，它將為將來(lái)高性能ECU的發(fā)展做出重大貢獻。 在微處理器上執行的軟件組件通常不基于A(yíng)UTOSAR Classic標準。而是使用AUTOSAR Adaptive標準以滿(mǎn)足對模塊化，動(dòng)態(tài)性和更新功能的要求。AUTOSAER Adaptive 基礎解析：
1）AUTOSAR Adaptive 中間件使用兼容POSIX的操作系統，例如Linux，PikeOS或QNX；AUTOSAR Adaptive的主要功能之一是通信層ara :: com。這樣就可以與其他AUTOSAR Adaptive應用程序以及車(chē)輛中的其他軟件組件（SWC）通信。
圖5. ATUOSAR Adaptive 軟件結構示意圖
2）AUTOSAR Adaptive允許在運行時(shí)建立動(dòng)態(tài)通信路徑。這種動(dòng)態(tài)性是可以在運行時(shí)安裝的應用程序軟件的先決條件。經(jīng)典的通信矩陣必須進(jìn)行修改才能將新內容發(fā)送到ECU。但是，通過(guò)面向服務(wù)的方法，可以訂閱信息； 3）硬件驅動(dòng)程序和高級軟件更加嚴格地分開(kāi)。因此，車(chē)輛中與硬件無(wú)關(guān)的應用程序具有很高的便攜性。與AUTOSAR Classic ECU相比，這可以實(shí)現更大的資源優(yōu)化。例如，如果超過(guò)了資源限制，開(kāi)發(fā)階段的軟件可以很容易地在不同的ECU之間移動(dòng)，以避免硬件設計的更改。 4）同時(shí)，軟件組件在幾種車(chē)型上的可重用性正在提高。在A(yíng)UTOSAR Adaptive項目中，軟件與硬件的分離還可以使車(chē)輛制造商和供應商之間進(jìn)行全新的工作分配。以前，功能總是作為車(chē)輛中的物理設備訂購的，而現在可以通過(guò)軟件完全購買(mǎi)。1. E/E Architectures with AUTOSAR Adaptive （Vector）
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