軟件定義汽車未來趨勢(shì)：革新產(chǎn)品開發(fā)生命周期

作者：Andy Birnie

軟件定義汽車的設(shè)計(jì)初衷是在汽車整個(gè)生命周期內(nèi)通過無線更新不斷增強(qiáng)?；谠频奶摂M化新技術(shù)允許開發(fā)始于芯片量產(chǎn)之前，并延續(xù)到汽車上路之后。

嵌入式系統(tǒng)的軟件和硬件通常緊密相連，錯(cuò)綜復(fù)雜。開發(fā)人員面對(duì)有限資源和緊迫截止日期等限制，還要確保無縫集成。這需要進(jìn)行多輪器件測(cè)試。

這種方法對(duì)于快速的產(chǎn)品開發(fā)生命周期并不適用，也不符合以服務(wù)為導(dǎo)向的商業(yè)模式的要求。汽車制造商正在逐步接受軟件定義汽車(SDV)的概念，而不是僅依靠維修期間進(jìn)行的關(guān)鍵或有限的固件更新。SDV的目標(biāo)是在其整個(gè)生命周期內(nèi)持續(xù)發(fā)展和增強(qiáng)。

實(shí)現(xiàn)SDV必須采取平臺(tái)方法。通過將硬件和軟件解耦，應(yīng)用程序和架構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加靈活，并且可以隨著時(shí)間的推移添加其他功能。解耦還有助于在不同車型中增加軟件復(fù)用，減少平臺(tái)之間的適應(yīng)成本。車主還將享受到更高的安全性和可靠性，同時(shí)降低能耗。

這種方法將徹底顛覆汽車軟件開發(fā)。我們將看到行業(yè)“向左移動(dòng)”，即使在原型硬件未量產(chǎn)的情況下，軟件也能在產(chǎn)品開發(fā)生命周期的早期完成。同時(shí)，該行業(yè)還可以“向右延伸”，在車輛售出后繼續(xù)進(jìn)行更新。這讓汽車制造商能夠通過基于云的服務(wù)尋找新的收入源，讓不同車型的車主都可以享用他們的服務(wù)，并通過無線(OTA)更新在汽車的整個(gè)生命周期內(nèi)添加功能。

“向左移動(dòng)，向右延伸”框圖

在持續(xù)集成和部署的基礎(chǔ)上構(gòu)建

持續(xù)集成和持續(xù)部署(或近持續(xù)部署)概念在企業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用多年?！跋蜃笠苿?dòng)”和“向右延伸”是合乎邏輯的下一步。如果開發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了正確的軟件開發(fā)方法，這兩者的要求在很大程度上是一致的。

SDV與其他嵌入式系統(tǒng)和支持技術(shù)沒有本質(zhì)的區(qū)別。例如，虛擬化和軟件容器可以隔離軟件模塊，并將其從底層硬件中抽象出來。這種方法的優(yōu)勢(shì)是能更加輕松地與多項(xiàng)增值服務(wù)的云流程集成。這類服務(wù)通常將核心汽車功能與人工智能(AI)和基于云的分析相結(jié)合。

嵌入式系統(tǒng)的核心變化在于不再需要在物理硬件上進(jìn)行大量的原型制作，或者至少盡量減少相關(guān)工作，以確保對(duì)時(shí)序和硬件行為的假設(shè)符合實(shí)際情況。然而，嵌入式系統(tǒng)確實(shí)需要一個(gè)額外的組件。

虛擬化和模擬如何助力開發(fā)

容器化是在云環(huán)境中采用持續(xù)集成和部署方法的重要要素，能夠減少應(yīng)用程序?qū)τ布囊蕾囆?。?yīng)用程序可以與測(cè)試所用的支持庫(kù)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一起打包，從而與底層操作系統(tǒng)隔離開。在嵌入式環(huán)境中，需要額外的隔離和保護(hù)層，由虛擬化技術(shù)提供。在虛擬化環(huán)境下，管理程序?qū)/O消息映射到底層硬件。管理程序?qū)μ摂M平臺(tái)的管理還有助于安全隔離在同一處理器復(fù)合體上運(yùn)行的獨(dú)立任務(wù)。

容器化提高了汽車制造商部署更新的靈活性和能力。這對(duì)于需要頻繁進(jìn)行OTA更新的系統(tǒng)部分特別有幫助，例如車艙內(nèi)的娛樂中控模塊。盡管這些模塊將更加獨(dú)立，但硬件接口及其依賴關(guān)系對(duì)汽車的實(shí)時(shí)控制和安全系統(tǒng)仍然非常重要。開發(fā)人員需要了解硬件變化如何影響他們的軟件，而數(shù)字孿生技術(shù)能夠解決這個(gè)問題。

數(shù)字孿生是一種復(fù)制硬件和固件行為的虛擬模型。在數(shù)字孿生技術(shù)的加持下，開發(fā)人員無需訪問硬件即可完成大部分測(cè)試。數(shù)字孿生可以在交互式調(diào)試模式或高度自動(dòng)化的回歸測(cè)試套件中運(yùn)行，既可以在桌面工具上，也可以在基于云的容器中進(jìn)行?；貧w測(cè)試通過執(zhí)行多種測(cè)試，加速了在進(jìn)行變更時(shí)的質(zhì)量控制檢查。另外，團(tuán)隊(duì)還能利用分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，更快地發(fā)現(xiàn)bug。

可以針對(duì)任何代碼模塊或子系統(tǒng)進(jìn)行更新測(cè)試，查看變更是否會(huì)導(dǎo)致意外的交互或問題。數(shù)字孿生并不能在項(xiàng)目中完全取代硬件。傳統(tǒng)的硬件在環(huán)(HIL)測(cè)試仍然是檢查數(shù)字孿生模擬在實(shí)際條件下的行為的必要手段，但一旦解決了行為差異，數(shù)字孿生可以廣泛用于支持中期更新。廣泛的硬件前測(cè)試可以通過云端在多臺(tái)服務(wù)器上高速運(yùn)行，使汽車制造商有信心在準(zhǔn)備就緒后立即大規(guī)模部署基于新功能的OTA更新。