SWC设计前的准备—软件需求分析

原创 汽车电子与软件 2024-09-06 08:15

作者 | 不可说
出品 | 汽车电子与软件



#01
前  言

汽车软件SWC(Software Component)的概念主要来源于Autosar(Automotive Open System Architecture)架构,代表着汽车电子控制器中的软件组件/单元,用以实现某些功能。
         

 

在SWC设计之前,需要进行一系列的准备和规划工作,以确保后续设计的顺利进行和项目的成功实施。

这些工作主要包括以下两个方面:
         

 

1. 需求分析

明确功能需求:首先,需要明确SWC需要实现的具体功能,包括输入输出、处理逻辑、性能要求等。这通常来自于项目工程师或产品经理的需求文档。

划分功能模块:将整体功能需求细分为不同的功能模块,这些模块将对应不同的SWC。这有助于实现功能的模块化设计,提高代码的可维护性和复用性。
         

 

2. 系统架构设计

在明确功能需求的基础上,需要设计整体的系统架构,包括SWC之间的层次关系和交互方式。AUTOSAR架构是一个常用的选择,它提供了标准化的软件架构和接口规范。
         

 

下面会提供一种需求分析思路与流程。  



#02
需求分析关联方及流程  

SA :system architect 系统架构师

FO :function owner 功能负责人


SWC正向设计流程
         

 

1、用例与功能系统设计 


用例,即Use Case;来源于用户需求;可以由功能负责人分析、设计;

用例(Use Case)驱动的开发方法是一种软件开发策略,它强调以用户为中心的设计思想,确保整个开发过程紧密围绕用户的实际需求进行。这种方法的核心在于,从用户的视角出发,而非单纯从技术或开发人员的便利性角度,来识别、定义和实现系统的功能需求。

具体而言,它包含以下几个关键步骤和特性:

  1. 用户参与与需求捕获;


  2. 用例编写:基于收集到的用户需求,开发团队会将这些需求转化为具体的用例描述。每个用例都详细描述了用户(或系统外部实体)与系统进行交互的目的、前置条件、主要流程(包括成功路径和异常路径)、后置条件等,从而形成一个清晰的、可验证的需求模型。


  3. 系统外部视角:用例驱动的开发方法特别重视从系统外部观察系统的使用情况。这意味着开发人员需要跳出技术实现的细节,站在用户的角度去思考系统应该如何工作,以及用户在使用过程中可能会遇到哪些问题。这种视角有助于避免“内部人”思维,确保系统设计符合用户的真实需求和使用习惯。


  4. 迭代开发与验证:随着用例的逐步细化,开发团队会基于这些用例进行迭代开发。


  5. 持续反馈与调整:整个开发过程中,开发团队与用户之间保持密切沟通,及时收集用户反馈。根据反馈结果,开发团队可以对用例进行必要的调整和优化,以确保系统始终能够满足用户的实际需求。
         

 

根据上面分析的步骤,可以给出如下用例图的示例,当然也完全可以用文字陈列;

 
         

 

参与者:用户

系统:主驾座椅加热系统

连线表示用户与用例之间的关联
         

 

如果用文字表述,需要分清晰层次来说明用例,如:

用例名:UC01-主驾座椅加热2档

前置条件:座椅加热状态为关闭&主驾有人

操作:手动点击屏幕主驾座椅加热虚拟按键

后置状态:座椅加热开到2挡   
         

 

如果需求完善,且实际硬件支持错误检测,可以补充异常路径:
         

 

异常路径 :窗提示,开启失败

2、能力设计 


PC(Product Capabilities) 或者VC(Vehicle Capabilities):

是构成产品功能实现基石的核心概念,它源自于精心设计的架构平台。在这个平台上,PC/VC被明确定义为一系列可复用、可组合的基本功能单元,这些单元共同支撑起产品复杂多样的功能体系。在产品的功能设计阶段,开发团队需要深入理解和挖掘PC/VC所提供的丰富能力,作为构建具体功能特性的基础。
         

 

具体而言,每当面临新的业务需求或用户用例时,设计者们会首先审视并筛选适用的PC/VC单元。这些PC/VC单元就像一块块积木,通过不同的组合方式,能够灵活、高效地搭建出满足特定需求的功能模块。此过程要求设计者对PC/VC有深刻的理解,能够准确判断哪些PC/VC能够直接应用,哪些需要通过微调或扩展来满足特定需求。
         

 

PC 的设计需要遵循如下原则:

  1. PC具有唯一性:PC的唯一性体现在每个能力单元在系统中的身份识别上都是独一无二的。这意味着,在定义PC时,我们会为每个能力赋予一个明确的、不重复的名称和标识,以确保在整个产品开发周期内,无论是设计、开发还是维护阶段,都能准确无误地引用和识别这些能力。这样的唯一性有助于避免功能重叠和混淆,确保产品功能的清晰划分和高效实现。


  2. PC具有独立性PC的独立性是指每个能力单元在逻辑上是自洽的,不依赖于其他PC的具体实现细节。这意味着,一个PC可以独立地被设计、测试和维护,而不必考虑它与其他PC之间的内部交互细节。这种独立性提高了系统的可维护性和可扩展性,使得开发者可以专注于优化单个PC的性能和稳定性,而不必担心对其他部分造成影响。    


  3. PC的颗粒度不能太小在定义PC时,需要仔细考虑其颗粒度大小。颗粒度过小会导致PC数量过多,增加系统设计的复杂性和维护成本;而颗粒度过大则可能使得PC过于庞大,难以复用和组合。因此,合理的PC颗粒度应该是既能够清晰地表达功能需求,又能够保持足够的复用性和组合灵活性。一般来说,PC应该聚焦于解决一类相似的问题或实现一组紧密相关的功能。


  4. PC的重用性PC的重用是提升产品开发效率和质量的关键。通过定义可复用的PC,我们可以在不同的产品、项目或功能模块中重复使用这些能力单元,减少重复劳动和错误。为了实现PC的重用,我们需要建立一套完善的PC库,并对PC进行详细的文档化和版本管理。这样,当新的需求出现时,开发者可以快速搜索和找到合适的PC进行复用,从而加速产品的开发进程。
         

 

根据上述划分的原则,可以设计如下的PC来实现上面举例的UC;
    

UC示意图
         

 

   

3、模块设计 


即Module Design

System Architect在接收到Function Owner的PC需求后,会组织一次跨部门或团队的会议,需要全面评估这些需求对系统整体架构的影响。会议参与者可能包括硬件专家、软件开发者、项目经理及其他相关利益方。通过集体讨论,团队会首先探索是否可以利用现有系统中的PC资源来满足新功能的需要。
         

 

如果经过综合考量,确定现有PC无法满足新功能的要求,或者采用现有PC会导致不必要的复杂性和成本增加,System Architect会提出新增PC的提议。接下来,System Architect将负责将新增PC的需求细化为具体的规格参数,并依据系统架构的逻辑和功能模块的划分,将这些PC资源合理地分配至最适合的Module。
         

 

在分配过程中,System Architect会确保新增PC能够无缝集成到现有的系统架构中,同时保持各模块间的独立性和可扩展性。如果遇到没有直接对应的Module来容纳新增PC的情况,System Architect将承担起创建新Module的责任。这包括定义新Module的边界、功能范围、与其他模块的交互接口以及所需的集成策略,以确保新Module的引入不会破坏系统的整体稳定性和性能。
         

 

整个过程中,System Architect还会与Function Owner保持紧密沟通,确保新增PC的需求得到充分理解和满足,并在必要时对设计方案进行调整,直至达成双方认可的最优解决方案。
         

 

可以设计如下的Module来实现上面举例的PC,在实际开发中要注意PC的实现不能重复或者遗漏: 
          

Module示意图

4、模块部署 

         

 

在详细规划与实现过程中,首先需明确每个Module(模块)的具体功能及其所需的输入输出接口、处理逻辑、以及预期的性能指标。随后,基于这些详尽的功能定义,我们可以将各个Module逐一分配到对应的电子控制系统中去实现,这一过程涉及以下几个关键步骤以确保清晰性、具体性和条理性:
         

 

功能细化与分类:首先,对每个Module的功能进行细化分析,识别出哪些是数据处理功能、哪些是控制逻辑功能、哪些是通信接口功能等。根据功能类型,将Module划分为不同的类别,如传感器数据处理模块、执行器控制模块、通信协议转换模块等。
         

 

系统匹配与选择:根据已划分的Module类别,评估现有的电子控制系统的技术特点、处理能力、接口资源及成本效益,为每个类别的Module选择最合适的电子控制系统。这一步骤需要综合考虑系统的可扩展性、可维护性、以及与现有系统或设备的兼容性。
         

 

接口定义与协议制定:为选定的电子控制系统与Module之间定义清晰的接口规范,包括物理接口(如GPIO、串口、网口等)、通信协议(如CAN、Modbus、Ethernet/IP等)、数据格式与传输速率等。确保Module与控制系统之间能够顺畅、高效地进行数据交换和控制指令的传递。   
         

 

根据设计部署经验及原则,上述两个Module均可部署在车身控制器中;


部署示例
      


#03
小  结

至此,我们可以认为已经完成了软件组件(SWC)设计前期的核心任务——软件需求分析。这一阶段的成功标志着我们对系统需求有了全面而深入的理解,并能够将这些需求转化为具体的软件功能要求。然而,上述描述仅代表了一种理想化的正向设计流程概览,仅提供了一个清晰的起点和方向。
         

 

在实际的软件与系统开发过程中,往往会遇到远比理论描述更为复杂多变的场景。UC与Module之间的追溯关系错综复杂,它们之间不仅存在直接的映射,还可能涉及多对多、层级嵌套或相互依赖的关系。这种复杂性要求我们在设计过程中保持高度的灵活性和严谨性,以确保每一个功能需求都能被准确无误地映射到相应的软件模块上,同时保证模块间的接口清晰、耦合度低,便于后续的维护和扩展。   
         

 

为了有效应对这些挑战,我们可以考虑引入一系列先进的工具和技术来辅助设计管理。例如,利用需求管理工具来跟踪和管理需求变更,确保所有相关方对需求的理解保持一致;采用UML(统一建模语言)或SysML(系统建模语言)等建模工具来构建系统的逻辑架构和物理架构,直观展示UC与Module之间的追溯关系;通过版本控制系统来管理设计文档和代码,确保设计的一致性和可追溯性;以及利用自动化测试工具来验证设计实现是否符合需求规格说明,提高软件质量。不过工具只是辅助手段,应权衡利弊,不应被其复杂的操作所拖累。 



/ END /




汽车电子与软件 主要介绍汽车电子软件设计相关内容,每天分享一篇技术文章!
评论
  • 食物浪费已成为全球亟待解决的严峻挑战,并对环境和经济造成了重大影响。最新统计数据显示,全球高达三分之一的粮食在生产过程中损失或被无谓浪费,这不仅导致了资源消耗,还加剧了温室气体排放,并带来了巨大经济损失。全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(SIX:AMS)近日宣布,艾迈斯欧司朗基于AS7341多光谱传感器开发的创新应用来解决食物浪费这一全球性难题。其多光谱传感解决方案为农业与食品行业带来深远变革,该技术通过精确判定最佳收获时机,提升质量控制水平,并在整个供应链中有效减少浪费。 在2024
    艾迈斯欧司朗 2025-01-14 18:45 38浏览
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 474浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 173浏览
  • 数字隔离芯片是现代电气工程师在进行电路设计时所必须考虑的一种电子元件,主要用于保护低压控制电路中敏感电子设备的稳定运行与操作人员的人身安全。其不仅能隔离两个或多个高低压回路之间的电气联系,还能防止漏电流、共模噪声与浪涌等干扰信号的传播,有效增强电路间信号传输的抗干扰能力,同时提升电子系统的电磁兼容性与通信稳定性。容耦隔离芯片的典型应用原理图值得一提的是,在电子电路中引入隔离措施会带来传输延迟、功耗增加、成本增加与尺寸增加等问题,而数字隔离芯片的目标就是尽可能消除这些不利影响,同时满足安全法规的要
    华普微HOPERF 2025-01-15 09:48 29浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 442浏览
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 478浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 103浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 322浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 510浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 459浏览
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 492浏览
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 452浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦