01 什么是 Adaptive AUTOSAR?
Adaptive AUTOSAR是一種新的汽車軟件框架,旨在滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)中不斷增長的技術(shù)需求。隨著汽車變得越來越智能,對處理器的性能要求也在不斷增長。Adaptive AUTOSAR旨在通過提供高性能計(jì)算和通信機(jī)制以及靈活的軟件配置來滿足這些需求,為車聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程診斷、自動駕駛汽車鋪平道路。
Adaptive AUTOSAR為新應(yīng)用程序(如高度自動駕駛、V2X、OTA軟件更新或車輛作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分)提供了支持,這些應(yīng)用程序?qū)ο乱淮鶨CU的軟件平臺提出了全新的要求。它支持客戶應(yīng)用程序的動態(tài)部署,為需要高端計(jì)算能力的應(yīng)用程序提供環(huán)境,并以平滑的方式連接深度嵌入式和非AUTOSAR系統(tǒng),同時(shí)保留典型的深度嵌入式系統(tǒng)功能,如安全性、確定性和實(shí)時(shí)能力??傊?,Adaptive AUTOSAR正在成為未來汽車ECU不可或缺的一部分。
來自AUTOSAR官方文檔
圖示是最新AP R22-11標(biāo)準(zhǔn),相較以往版本,新版本AP平臺在CAN、防火墻、面向服務(wù)車輛診斷等技術(shù)方面做了新增或改進(jìn)。R22-11版本新增了入侵檢測系統(tǒng)管理和防火墻功能模塊等。
02 為什么需要Adaptive AUTOSAR?
汽車行業(yè)的電子電氣架構(gòu)需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和靈活性,主要是為了提高開發(fā)效率、降低成本并支持創(chuàng)新。
統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可以促進(jìn)不同供應(yīng)商之間的互操作性、可復(fù)用性,使得汽車制造商能夠更容易地集成來自不同供應(yīng)商的組件。這有助于降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)時(shí)間,并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
靈活性則可以支持汽車制造商快速響應(yīng)市場需求,開發(fā)新功能和創(chuàng)新產(chǎn)品。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,汽車制造商需要能夠快速適應(yīng)新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn),靈活性可以幫助他們更快地推出新產(chǎn)品。
因此,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和靈活性對于汽車行業(yè)的電子電氣架構(gòu)至關(guān)重要。
不使用Adaptive AUTOSAR行不行?
可以不用Adaptive AUTOSAR,但是必須得有統(tǒng)一的電子電氣軟件架構(gòu),這對軟件通用性,可移植性,穩(wěn)定性非常重要。軟件最重要的價(jià)值在于通用性:
- 靈活的軟件配置,支持運(yùn)行時(shí)軟件更新(OTA),可以實(shí)現(xiàn)更快的功能迭代和改進(jìn)。
- 面向服務(wù)的通信,提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口和協(xié)議,用于實(shí)現(xiàn)各種汽車應(yīng)用程序之間的通信和交互。
- 多協(xié)議和多硬件平臺支持,可以根據(jù)實(shí)際需求選擇最適合的通信協(xié)議和硬件平臺。
- 標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā),提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的API和協(xié)議,使得開發(fā)人員可以輕松地進(jìn)行應(yīng)用程序的集成和部署。
特斯拉沒采用AUTOSAR,他們是怎么解決基礎(chǔ)軟件問題的?
特斯拉沒有采用AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn),而是采用了自主研發(fā)的基礎(chǔ)軟件和操作系統(tǒng)。他們是通過以下幾種方式解決基礎(chǔ)軟件問題的:
1、自主開發(fā), 即特斯拉自己設(shè)計(jì)和編寫了車輛的基礎(chǔ)軟件和操作系統(tǒng),包括車載電腦、攝像頭、傳感器、控制器等的軟件1。這種方式要求特斯拉具備強(qiáng)大的軟件研發(fā)能力和創(chuàng)新能力,同時(shí)也面臨著技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本。
2、利用開源 ,即特斯拉利用了開源社區(qū)的資源和貢獻(xiàn),使用了一些開源的軟件組件和工具,例如Linux內(nèi)核、Qt框架、TensorFlow框架等。這種方式要求特斯拉遵守開源協(xié)議和規(guī)范,同時(shí)也需要與開源社區(qū)保持良好的溝通和合作。
3、第三方工具 ,即特斯拉借助了一些第三方的軟件工具和平臺,例如TeslaFi、TeslaMate、Tezlab等。這些工具可以提供一些額外的功能和服務(wù),例如數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、行程記錄、車輛控制等。
這種方式要求特斯拉與第三方工具提供者建立信任和合作關(guān)系,同時(shí)也需要保證車輛的安全性和隱私性。
03 AUTOSAR CP and AP的對比
Adaptive Autosar與Classic Autosar相比,雖實(shí)時(shí)性要求有所降低,但在保證一定功能安全等級的基礎(chǔ)上,大大提高了對高性能處理能力的支持,如自動駕駛,引入了特別復(fù)雜、對計(jì)算資源要求很高的軟件,同時(shí)還必須遵守完整性、安全性要求。這些軟件實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感知、行為規(guī)劃、和后端系統(tǒng)集成等功能。在車輛的生命周期內(nèi),軟件要不斷升級,不斷磨合,進(jìn)行功能改進(jìn)。
1、CP和AP不是為了誰取代誰,而是針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的功能安全要求相輔相成。
2、CP和AP都在持續(xù)開發(fā)和完善中
3、具有共同的基礎(chǔ)并獨(dú)立發(fā)布
AUTOSAR CP與 AP 有什么差異?
AP AUTOSAR是一種新的汽車軟件平臺,它可以適應(yīng)未來的高性能計(jì)算和自動駕駛的需求。它與傳統(tǒng)的CP AUTOSAR有很多不同之處,下面我簡單地介紹一下:
1、AP AUTOSAR是基于服務(wù)的架構(gòu),而CP AUTOSAR是基于組件的架構(gòu) 。這意味著AP AUTOSAR的應(yīng)用程序可以動態(tài)地連接和使用不同的服務(wù),而不需要預(yù)先定義好接口和配置。CP AUTOSAR的應(yīng)用程序則需要在編譯時(shí)確定好組件之間的連接和通信方式。
2、AP AUTOSAR使用POSIX操作系統(tǒng),而CP AUTOSAR使用OSEK操作系統(tǒng)。 這意味著AP AUTOSAR可以運(yùn)行在更多種類的硬件平臺上,也可以利用現(xiàn)有的POSIX兼容的軟件庫和工具。CP AUTOSAR則需要專門為OSEK開發(fā)和優(yōu)化軟件。
3、AP AUTOSAR支持多核處理器,而CP AUTOSAR通常運(yùn)行在單核處理器。 這意味著AP AUTOSAR可以充分利用多核處理器的并行計(jì)算能力,提高性能和效率。CP AUTOSAR則需要通過分時(shí)調(diào)度或者分布式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理,(通常一次只運(yùn)行一個(gè)程序)。
4、AP AUTOSAR支持網(wǎng)絡(luò)管理和更新配置管理,而CP AUTOSAR不完全支持。 這意味著AP AUTOSAR可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)狀態(tài),也可以遠(yuǎn)程地更新和配置軟件。CP AUTOSAR則需要在啟動時(shí)確定好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)功能,也需要通過物理介質(zhì)來更新和配置軟件。
5、AP AUTOSAR通常運(yùn)行在SOC之上,而CP通常運(yùn)行在MCU上。 這意味著AP的硬件主頻相對較高,使用POSIX操作系統(tǒng),支持多進(jìn)程的程序?;贏P開發(fā)的ECU具有更加智能、更大的計(jì)算力(基于SOA架構(gòu)使得AP能夠支持多核并行處理)擁有更好的兼容性,功能服務(wù)化,接口統(tǒng)一化。更容易實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的SOA通信,適合無線,遠(yuǎn)程,云連接以及部署V2X應(yīng)用。而CP使用RTOS操作系統(tǒng)是以task的形式,類似于多線程,它運(yùn)行不了多進(jìn)程的程序,功耗更低。
6、雖然C語言是嵌入式系統(tǒng)的主要編程語言,具有執(zhí)行速度快、效率高的特點(diǎn);但是在性能要求非常高的復(fù)雜應(yīng)用和算法開發(fā)上(如機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像特征識別等)具有面向?qū)ο筇匦缘?a href="http://ttokpm.com/tags/C++/" target="_blank">C++顯然比C更具有優(yōu)勢。 另外CP和AP的軟件架構(gòu)也是不一樣的。
SOA就是一種面向服務(wù)的架構(gòu),它是一種粗粒度,松耦合的服務(wù)架構(gòu)。服務(wù)之間通過簡單精確定義的接口進(jìn)行通信,不涉及底層通信接口和通信模型,大幅增強(qiáng)了軟件的可復(fù)用性。
現(xiàn)有的Linux是一個(gè)通用的操作系統(tǒng),是按照分時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,進(jìn)程調(diào)度強(qiáng)調(diào)平衡各進(jìn)程之間的響應(yīng)時(shí)間來保證公平的CPU時(shí)間占用,以獲得最大的整體性能,這也正是通用操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。
雖然在后來的2.6版本開始,加入了內(nèi)核搶占的功能,使它的實(shí)時(shí)性得到了提升,在某種程度上具備了軟實(shí)時(shí)的能力。
AUTOSAR經(jīng)典平臺適用于嵌入式系統(tǒng),通過RTE為基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件提供了基礎(chǔ)的應(yīng)用環(huán)境資源池以及API,對外接口封裝成RTE的形式,主要目的有兩個(gè):
- 一個(gè)是實(shí)現(xiàn)接口的并發(fā)訪問,由系統(tǒng)來保證接口調(diào)用在多核場景下不發(fā)生沖突。
- 另一個(gè)是通過注冊之后,代碼生成工具可以控制每個(gè)模塊能夠訪問的接口,在整個(gè)的邏輯上更加清晰,最終實(shí)現(xiàn)軟硬件的分層解耦,實(shí)現(xiàn)軟件在不同平臺上的復(fù)用。
CP AUTOSAR和AP AUTOSAR的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
CP AUTOSAR和AP AUTOSAR都是AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的兩種變體,分別適用于不同的應(yīng)用場景和需求。它們各有優(yōu)缺點(diǎn),下面簡要地總結(jié)一下:
CP AUTOSAR的優(yōu)點(diǎn)是:
- 適合于深度嵌入式的電子控制單元(ECU),如車身控制、底盤控制、動力系統(tǒng)等,可以滿足實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性等方面的要求。
- 采用了虛擬功能總線(VFB)的概念,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層軟件組件與基礎(chǔ)軟件層服務(wù)的解耦,支持硬件無關(guān)的軟件開發(fā)。
- 標(biāo)準(zhǔn)化程度高,規(guī)范了詳細(xì)的接口和配置方法,便于不同廠商之間的軟件互操作和重用。
CP AUTOSAR的缺點(diǎn)是:
- 基于C語言開發(fā),面向過程,不支持面向?qū)ο蠛头盒偷雀呒壧匦浴?/li>
- 基于OSEK操作系統(tǒng),需要專門為OSEK開發(fā)和優(yōu)化軟件,不能利用現(xiàn)有的POSIX兼容的軟件庫和工具。
- 只支持單核處理器,不能充分利用多核處理器的并行計(jì)算能力。
- 采用基于信號的靜態(tài)配置通信方式,需要在編譯時(shí)確定好組件之間的連接和通信方式,不支持動態(tài)地管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)狀態(tài)。
- 不支持動態(tài)更新和配置軟件,需要通過物理介質(zhì)來更新和配置軟件,不能適應(yīng)外部系統(tǒng)的變化。
AP AUTOSAR的優(yōu)點(diǎn)是:
- 適合于高性能計(jì)算和自動駕駛等應(yīng)用場景,如環(huán)境感知、行為規(guī)劃、車輛與外部系統(tǒng)的集成等,可以提供更強(qiáng)大的功能和靈活性。
- 基于C++語言開發(fā),面向?qū)ο?,支持泛型、模板、多態(tài)等高級特性。
- 基于POSIX操作系統(tǒng),可以運(yùn)行在多種硬件平臺上,也可以利用現(xiàn)有的POSIX兼容的軟件庫和工具。
- 支持多核處理器,可以充分利用多核處理器的并行計(jì)算能力,提高性能和效率。
- 采用基于服務(wù)的動態(tài)通信方式,可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地連接和使用不同的服務(wù),不需要預(yù)先定義好接口和配置。
- 支持網(wǎng)絡(luò)管理和更新配置管理,可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)狀態(tài),也可以遠(yuǎn)程地更新和配置軟件。
AP AUTOSAR的缺點(diǎn)是:
- 標(biāo)準(zhǔn)化程度低,只規(guī)定了一些API和語義,并沒有詳細(xì)地規(guī)范每個(gè)服務(wù)或組件的實(shí)現(xiàn)方式,導(dǎo)致不同廠商之間的軟件互操作性和重用性較差。
- 面向服務(wù)的架構(gòu)增加了通信開銷和復(fù)雜度,需要更高帶寬和更好的網(wǎng)絡(luò)管理能力。
- 動態(tài)更新和配置軟件可能帶來安全性和穩(wěn)定性方面的風(fēng)險(xiǎn),需要更嚴(yán)格的驗(yàn)證和測試方法。
CP AUTOSAR與AP AUTOSAR的分層架構(gòu)
CP AUTOSAR規(guī)范主要包括分層架構(gòu)、方法論和應(yīng)用接口三個(gè)部分。其中,分層架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)軟硬件分離的關(guān)鍵,它讓ECU軟件開發(fā)和驗(yàn)證擺脫了對硬件系統(tǒng)的依賴,在CP AUTOSAR分層架構(gòu)中,從上到下分別為:
- 應(yīng)用軟件層(Application software Layer ASW)
- 運(yùn)行時(shí)環(huán)境(Runtime Environment)
- 基礎(chǔ)軟件層(Basic Software Layer)
基礎(chǔ)軟件層又可分為四層:包括服務(wù)層、ECU 抽象層、微控制器抽象層和復(fù)雜驅(qū)動。各層又由一系列基礎(chǔ)軟件組件構(gòu)成,包括系統(tǒng)服務(wù)、存儲服務(wù)、通信服務(wù)等,它們主要用于提供標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)軟件服務(wù)。
為保證上層與下層的無關(guān)性,通常每層只能使用下一層所提供的接口,并向上一層提供相應(yīng)的接口。BSW是可配置的,并且可以被多個(gè)產(chǎn)品線的ECU重復(fù)使用
從整體上來看AP的架構(gòu)也是分層的,AP AUTOSAR構(gòu)建在POSIX操作系統(tǒng)之上,由不同的功能模塊組成,這些模塊被劃分在服務(wù)模塊和基礎(chǔ)模塊。
AUTOSAR Adaptive Platform的基本構(gòu)成包括以下幾個(gè)方面:
1、應(yīng)用程序?qū)樱ˋpplication Layer) :是AUTOSAR Adaptive Platform中的最高層,它包括了所有的應(yīng)用程序組件。應(yīng)用程序?qū)油ㄟ^服務(wù)層和運(yùn)行時(shí)層與其他組件進(jìn)行通信和協(xié)作,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用程序的功能。
2、AP中間層 :供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),例如通信服務(wù)、診斷服務(wù)、存儲服務(wù)等。這些服務(wù)為應(yīng)用程序組件提供了一些基本的功能和接口,以便它們能夠相互通信和協(xié)作。這些組件和服務(wù)為應(yīng)用程序組件提供了一個(gè)運(yùn)行環(huán)境,以便它們能夠在AUTOSAR Adaptive Platform中運(yùn)行。
3、操作系統(tǒng)層(Operating System Layer) :AUTOSAR Adaptive Platform使用基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng),例如Linux或QNX。操作系統(tǒng)層提供了一些基本的操作系統(tǒng)服務(wù)和驅(qū)動程序,例如內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、設(shè)備驅(qū)動程序等。這些服務(wù)和驅(qū)動程序?yàn)檫\(yùn)行時(shí)層和應(yīng)用程序?qū)犹峁┝说讓拥闹С帧?/p>
4、硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer) :硬件抽象層提供了一個(gè)通用的硬件接口,以便AUTOSAR Adaptive Platform可以在不同的硬件平臺上運(yùn)行。硬件抽象層將硬件平臺與操作系統(tǒng)層和運(yùn)行時(shí)層分開,以便AUTOSAR Adaptive Platform可以在不同的硬件平臺上進(jìn)行移植和擴(kuò)展。
這些組件通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行通信和協(xié)作,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)AUTOSAR Adaptive Platform的功能。
04 車企為什么往往自研AP AUTOSAR?
車企自主開發(fā)基于AP AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的軟件平臺,而不使用第三方提供的AP AUTOSAR中間件,有以下優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
可以實(shí)現(xiàn)軟件的自主可控 ,不受第三方的限制和影響,可以根據(jù)自身的需求和特色進(jìn)行定制和優(yōu)化,提升軟件的競爭力和創(chuàng)新力。例如,華為自研AP AUTOSAR可以結(jié)合自研微控制器芯片,實(shí)現(xiàn)軟硬件垂直整合優(yōu)化,提高質(zhì)量和安全性。
可能可以降低成本和風(fēng)險(xiǎn) ,避免購買第三方提供的AP AUTOSAR中間件所需的昂貴的費(fèi)用,也避免因?yàn)榈谌降募夹g(shù)問題或者合作變化而導(dǎo)致的項(xiàng)目延誤或失敗。例如,特斯拉自研了基于Linux開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),而不使用AP AUTOSAR中間件。
可以適應(yīng)未來的軟件定義汽車的需求,提供更強(qiáng)大的功能和靈活性 。AP AUTOSAR是一種面向高性能計(jì)算和自動駕駛等應(yīng)用場景的軟件平臺,它提供了基于服務(wù)的動態(tài)通信方式,支持網(wǎng)絡(luò)管理和更新配置管理,以及POSIX操作系統(tǒng)和多核處理器等特性。
缺點(diǎn):
需要投入更多的人力物力 ,建立自己的軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)和工具鏈,承擔(dān)更多的技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。
需要與第三方進(jìn)行更多的溝通和協(xié)調(diào) ,保證軟件的互操作性和兼容性,遵循相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
需要承擔(dān)更多的責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn) ,保證軟件的質(zhì)量和安全性,通過相關(guān)的驗(yàn)證和測試方法。
05 汽車行業(yè)是否會誕生廣義的操作系統(tǒng)?
各大車企都在研發(fā)自己的OEM.OS,是否有機(jī)會誕生標(biāo)準(zhǔn)化的廣義汽車操作系統(tǒng)?
車載OS是車企與用戶交互的重要窗口 ,它的好與壞直接影響到產(chǎn)品的競爭力和創(chuàng)新力。
車載OS是實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車和智能網(wǎng)聯(lián)駕駛的基礎(chǔ)和核心 ,它可以提供整車及部件感知、規(guī)劃、控制等功能框架,并支持多樣化的應(yīng)用和服務(wù)。
自主研發(fā)車載OS可以實(shí)現(xiàn)軟件的自主可控 ,不受第三方的限制和影響,可以根據(jù)自身的需求和特色進(jìn)行定制和優(yōu)化,提升軟件的安全性和靈活性。
自主研發(fā)車載OS可以降低成本和風(fēng)險(xiǎn) ,避免購買第三方提供的車載OS所需的昂貴的費(fèi)用,也避免因?yàn)榈谌降募夹g(shù)問題或者合作變化而導(dǎo)致的項(xiàng)目延誤或失敗。
目前,車載OS主要分為安全車載操作系統(tǒng)、智能駕駛操作系統(tǒng)和智能座艙操作系統(tǒng)三類。不同類別的車載OS有不同的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場景,也面臨著不同的標(biāo)準(zhǔn)化需求和價(jià)值。
一般來說,安全車載操作系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性和安全性要求極高,生態(tài)發(fā)展已趨于成熟,標(biāo)準(zhǔn)化程度較高;智能駕駛操作系統(tǒng)對安全性和可靠性要求較高,同時(shí)對性能和運(yùn)算能力的要求也較高,生態(tài)尚未完備,標(biāo)準(zhǔn)化程度較低;
智能座艙操作系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性和可靠性要求并不嚴(yán)苛,但需要支持多樣化的應(yīng)用和服務(wù),并且具有豐富的生態(tài)資源,標(biāo)準(zhǔn)化程度中等。
目前,汽車行業(yè)還沒有出現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的廣義汽車操作系統(tǒng),不同的車企和供應(yīng)商都有自己的軟件平臺和解決方案,導(dǎo)致軟件的互操作性和重用性較差,也增加了維護(hù)和更新的復(fù)雜度。但是,隨著汽車軟件定義化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢,標(biāo)準(zhǔn)化的廣義汽車操作系統(tǒng)的需求和價(jià)值也越來越明顯。是否有機(jī)會誕生標(biāo)準(zhǔn)化的廣義汽車操作系統(tǒng),并沒有一個(gè)確定的答案。這取決于各大車企在不同領(lǐng)域的技術(shù)路線、合作意愿、市場策略以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定和推廣等多方面因素。目前看來:
在安全車載操作系統(tǒng)領(lǐng)域,已經(jīng)有了AUTOSAR等成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系;
在智能駕駛操作系統(tǒng)領(lǐng)域,還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系,但也有一些行業(yè)組織在推動相關(guān)工作;
在智能座艙操作系統(tǒng)領(lǐng)域,由于應(yīng)用和服務(wù)的多樣性和個(gè)性化需求較強(qiáng),標(biāo)準(zhǔn)化可能更難實(shí)現(xiàn)。
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