智能網(wǎng)聯(lián)汽車從Demo到量產(chǎn)，有非常多需要遵守的規(guī)則和規(guī)范，同時對于汽車制造商、ADAS及自動駕駛公司來說，這僅僅是第一步，但也是關(guān)鍵一步。

AUTOSAR(汽車開放系統(tǒng)架構(gòu))是一個由汽車制造商、供應(yīng)商和來自電子、半導(dǎo)體和軟件行業(yè)的其他公司組成的全球開發(fā)伙伴，共同開發(fā)和建立一個汽車電子電氣架構(gòu)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)旨在支持軟件標(biāo)準(zhǔn)化、重用和互操作性。AUTOSAR的關(guān)鍵特性是模塊化和可配置性、標(biāo)準(zhǔn)化接口、運(yùn)行時環(huán)境(RTE)和驗收測試。

隨著汽車電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，在汽車行業(yè)出現(xiàn)了一個共同的認(rèn)識，只要汽車制造商和電子元件制造商單獨(dú)開發(fā)軟件，就永遠(yuǎn)無法滿足成本和可靠性的要求。

AUTOSAR過去主要是歐洲汽車制造商普遍使用的開發(fā)規(guī)范（涵蓋控制、信息娛樂和通訊），近年來逐漸在全球其他區(qū)域被采納（日本有自己的JASPAR）。

目前，AUTOSAR的核心成員有7家，分別是寶馬、博世、大陸、戴姆勒、福特、通用、PSA、豐田和大眾；其余包括高級合作伙伴FCA、沃爾沃、本田、現(xiàn)代、長城汽車、華為、英特爾、海拉、安波福、法雷奧、英偉達(dá)、采埃孚等；開發(fā)級合作伙伴包括航盛、福瑞泰克、郝千科技、東軟、TTTech等；普通合作伙伴包括馬自達(dá)、三菱、日產(chǎn)、斯巴魯、三星、偉世通、恒潤、東風(fēng)、吉利、一汽、上汽、蔚來等等。

目前，AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)提供了兩個平臺來支持當(dāng)前和下一代汽車ECU，以應(yīng)對軟硬分離的趨勢。

第一個是經(jīng)典平臺，用于傳統(tǒng)應(yīng)用，如動力總成、底盤、車身和內(nèi)部電子控制等。

第二個是自適應(yīng)平臺（AUTOSAR Adaptive Platform），用于新應(yīng)用程序，如高度自動化駕駛、V2X、空中軟件更新或網(wǎng)聯(lián)，并引入了基礎(chǔ)AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)來加強(qiáng)平臺之間的互操作性。

AUTOSAR旨在優(yōu)化ECU設(shè)計的重用和可轉(zhuǎn)移性，它允許ECU的汽車工程師和供應(yīng)商通過標(biāo)準(zhǔn)化接口實(shí)現(xiàn)軟件的模塊化和可伸縮性，提高處理高復(fù)雜性設(shè)計的能力。

這些新特性的實(shí)現(xiàn)還為承載這些功能的軟件基礎(chǔ)設(shè)施增加了新的需求。除了現(xiàn)有的需求(如功能安全和安全性)，軟件架構(gòu)還必須支持硬件(如具有高端計算能力的硬件)、空中更新、與后端系統(tǒng)的通信或應(yīng)用程序的動態(tài)部署。

AUTOSAR的評估表明，這些新需求無法通過當(dāng)今的軟件架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，在當(dāng)今的軟件架構(gòu)中，幾乎所有的車輛內(nèi)部通信都是通過一個深度嵌入的控制器來完成的，以滿足OEM的要求，如啟動時間或功能安全性。

而未來需要的軟件基礎(chǔ)設(shè)施要比現(xiàn)在靈活得多，高可用性，并且能夠在給定的時間點(diǎn)適應(yīng)特定的應(yīng)用程序需求。對AUTOSAR軟件架構(gòu)的擴(kuò)展，用于深度嵌入式系統(tǒng)，結(jié)果證明是不可行的。

因此，今天的體系結(jié)構(gòu)將被一個新的軟件體系結(jié)構(gòu)所補(bǔ)充，這個軟件體系結(jié)構(gòu)與為高性能計算而設(shè)計的操作系統(tǒng)一起出現(xiàn)，這些操作系統(tǒng)需要通過功能安全、信息安全或?qū)崟r特性等加以增強(qiáng)。

然而，眾所周知的深度嵌入式系統(tǒng)的特性將會保留下來。這些趨勢的結(jié)合導(dǎo)致了各大汽車制造商在開發(fā)下一代E/E體系架構(gòu)。

AUTOSAR Adaptive擴(kuò)展了AUTOSAR平臺，以滿足當(dāng)前汽車自動駕駛、電氣化和互聯(lián)互通等趨勢的需求。因此，它在許多方面改變了已建立的E/E開發(fā)過程。

最重要的變化是，基于信號的通信被面向服務(wù)的設(shè)計所取代。c++取代了C語言作為自適應(yīng)應(yīng)用程序的編程語言，以及基于posix的操作系統(tǒng)(如Linux用于自適應(yīng)電子控制單元)是進(jìn)一步的突破性轉(zhuǎn)變。

未來E/E架構(gòu)的兩個關(guān)鍵特征是：

1) 異構(gòu)軟件平臺的集成，當(dāng)今汽車的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以聚集成不同的領(lǐng)域，用于信息娛樂和連接、底盤、動力系統(tǒng)等。

雖然infotainment ECUs通常使用Linux、QNX或其他通用操作系統(tǒng)，但AUTOSAR Classic平臺是深度嵌入式控制單元的標(biāo)準(zhǔn)。

隨著新的用例和對計算能力的深入嵌入式應(yīng)用程序不斷增長的需求，第三種ecu將出現(xiàn)，它具有不同的特性，必須集成到現(xiàn)有的E/E體系結(jié)構(gòu)中。

2) 面向服務(wù)和基于信號的通信，傳統(tǒng)的汽車通信仍然是基于ecu向其他ecu提供信號廣播的思想。這種范式非常適合于有限大小的控制數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須循環(huán)地進(jìn)行通信。

先進(jìn)的應(yīng)用程序，如高自動化駕駛與更高的負(fù)載要求，例如交換對象列表檢測到的一組傳感器和以太網(wǎng)作為一個通信系統(tǒng)需要更復(fù)雜的協(xié)議。

面向服務(wù)通信的概念是基于在通信系統(tǒng)上提供服務(wù)的應(yīng)用程序和訂閱此服務(wù)的其他應(yīng)用程序。然后數(shù)據(jù)只發(fā)送給訂閱服務(wù)器。

面向服務(wù)的通信與現(xiàn)有的基于信號的范式的結(jié)合是未來E/E體系結(jié)構(gòu)的第二個關(guān)鍵方面，從這個角度來看，這是一個艱巨的挑戰(zhàn)。

對于用于實(shí)現(xiàn)典型動力總成和底盤功能的深度嵌入式系統(tǒng)，AUTOSAR經(jīng)典平臺仍將是首選。在低成本硬件上運(yùn)行時，對安全性、實(shí)時性和確定性要求較高。同時，AUTOSAR為這些應(yīng)用程序提供了一個經(jīng)過良好驗證的成熟軟件平臺，包括一個廣泛使用的方法，它支持當(dāng)今所有的協(xié)作模型。

而為了支持客戶應(yīng)用程序的動態(tài)部署，并為需要高端計算能力的應(yīng)用程序提供環(huán)境，AUTOSAR在2017年推出了第二個軟件平臺，即AUTOSAR Adaptive platform。

基于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，這個想法是盡可能從其他領(lǐng)域(如消費(fèi)電子產(chǎn)品)的發(fā)展中獲益，同時仍然考慮汽車的特定要求，如功能安全。

與此同時，更多的相關(guān)配套供應(yīng)商也在加快與AUTOSAR自適應(yīng)平臺的對接。去年11月，Real-Time Innovations（RTI）宣布，AUTOSAR最新版本的自適應(yīng)平臺（版本18-10），已經(jīng)具有數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)標(biāo)準(zhǔn)的完整網(wǎng)絡(luò)綁定。

這意味著汽車制造商現(xiàn)在可以使用DDS實(shí)現(xiàn)AUTOSAR自適應(yīng)框架，并開發(fā)高度自動駕駛系統(tǒng)，如4級和5級。

DDS允許AUTOSAR完全支持高度自動駕駛系統(tǒng)，并提供“量產(chǎn)級通信框架”，保證這些復(fù)雜系統(tǒng)所需的可靠性、可伸縮性和性能。

比如，在AUTOSAR中完全指定了DDS之后，汽車行業(yè)現(xiàn)在可以使用RTI Connext和DDS開發(fā)高性能應(yīng)用程序，比如傳感器融合應(yīng)用程序。

AUTOSAR版本18-10有助于解決OEM軟件開發(fā)團(tuán)隊在支持不同價格區(qū)間車型時所面臨的各種安全和連接性挑戰(zhàn)。此外，允許開發(fā)人員“動態(tài)配置平臺”，以支持每個車型平臺的各種操作模式和硬件功能。

汽車制造商還可以利用AUTOSAR規(guī)范之外的其他技術(shù)，包括基于云的和后端系統(tǒng)，以及汽車行業(yè)中常見的其他組件，如MatLab和Simulink，以及DSpace、Linux和QNX平臺。

此外，很多公司也推出了一系列的工具平臺來簡化AUTOSAR Adaptive的引入，幫助供應(yīng)商和汽車制造商加快開發(fā)進(jìn)度。比如，Vector推出的基于模型的E/E開發(fā)環(huán)境PREEvision，全面支持用戶使用AUTOSAR Adaptive Platform的功能擴(kuò)展現(xiàn)有的軟硬件架構(gòu)。

PREEvision提供了專門的工具來設(shè)計和建模AUTOSAR Adaptive的細(xì)節(jié)，服務(wù)接口作為面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)的基本方法可以在類圖中建模。新添加的狀態(tài)圖可以用來可視化機(jī)器和進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。

此外，PREEvision還提供了一個專用的用戶界面，將用戶逐步引導(dǎo)到一個符合AUTOSAR的模型。

Adaptive Explorer允許輕松訪問每個步驟所需的工具：比如服務(wù)的設(shè)計、服務(wù)接口和自適應(yīng)應(yīng)用程序，以及軟件的部署和服務(wù)的實(shí)例化，涵蓋服務(wù)、軟件和通信設(shè)計，此外還有包括硬件方面的機(jī)器設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x和機(jī)器部署。

在符合AUTOSAR的模型中，用戶可以方便地導(dǎo)出AUTOSAR Adaptive定義的所有相關(guān)工作產(chǎn)品，如服務(wù)接口描述、應(yīng)用程序清單、機(jī)器清單和服務(wù)實(shí)例清單。這使得PREEvision極大地促進(jìn)了oem與供應(yīng)商之間的協(xié)作。

新的AUTOSAR自適應(yīng)軟件標(biāo)準(zhǔn)使車輛具有更強(qiáng)大和更靈活的E/E架構(gòu)。基于以太網(wǎng)的ECUs現(xiàn)在可以用作AUTOSAR自適應(yīng)體系結(jié)構(gòu)中的中心應(yīng)用服務(wù)器。

最大的優(yōu)勢是，自適應(yīng)ECUs可以在車輛的整個生命周期內(nèi)更新應(yīng)用程序，并在后續(xù)不斷添加新的軟件功能。這也是目前已經(jīng)推出下一代E/E架構(gòu)的汽車制造商的首選。（上文部分圖片來自Vector）

接下來，我們以大眾汽車的下一代E/E架構(gòu)來看看AUTOSAR自適應(yīng)平臺的設(shè)計實(shí)踐（這一代架構(gòu)主要是搭載于MEB平臺）。