汽车行业迈向软件定义车辆(Software-Defined Vehicle, SDV)的转型中,硬件和软件的集成正面临前所未有的复杂性与挑战。
为此恩智浦提供了一整套的CoreRide平台通过创新的软硬件协同设计,提供了一种新的解决方案,加速了汽车电子电气架构(E/E)的进化。
我们将从技术趋势和行业挑战出发,探讨CoreRide平台如何应对复杂性,并分析该技术带来的可能设计变革与未来方向。
汽车架构正经历深刻变革,从传统的硬件导向架构向软件定义架构转变。
◎ 过去,汽车功能与电子控制单元(ECU)紧密绑定,架构相对静态,复杂性呈指数级增长。
◎ 如今,软件定义车辆架构更加灵活,功能可在车辆内自由分布,实现了简化实施、功能重用和规模扩展。
例如,域集中式和区域分布式架构逐渐兴起,通过整合 ECU,减少了布线复杂度,提高了系统的可扩展性和灵活性。这种架构转变使得汽车能够像智能手机一样,通过软件更新实现功能升级和个性化定制,为用户带来全新体验。
传统的控制器分布式架构需要数百个ECU协同运作,但随着功能复杂度的增加,这种模式变得难以扩展。取而代之的是集中式计算+分区控制的电子电气架构:
● 技术趋势:
◎ 从分布式到集中式:由分布式ECU向中央计算和分区控制演进。例如NXP的S32G和S32Z等处理器在单一平台上支持多功能融合,减少了硬件组件的需求。
◎ 软件主导的新架构:基于POSIX、AUTOSAR等标准的操作系统,以及支持多操作系统共存的虚拟化技术,提供了模块化与可复用性。
◎ 服务导向的通信:从传统的信号通信转向面向服务(SOME/IP)架构,提升了数据交互和功能协同的灵活性。
● 价值链重构
汽车行业的生态系统价值链也发生了显著变化,从传统的线性模式向现代的协作模式转变。
◎ 在传统模式下,各环节相对独立,开发流程依次进行,较为僵化。
◎ 而在新的模式下,汽车制造商(OEM)、一级供应商(Tier 1)、芯片制造商、软件供应商等各方之间的合作更加紧密,形成了多方向、互联互通的协同创新网络。
这种转变促进了技术的快速迭代和创新,使得汽车能够更快地集成新技术,满足市场不断变化的需求。例如,在软件开发过程中,各方能够并行协作,共同优化软件与硬件的集成,提高开发效率,缩短产品上市时间。
● 行业痛点:
◎ 复杂性管理:软硬件耦合度高,导致设计、验证和迭代周期延长。
◎ 安全性与可靠性:随着功能集成度提高,确保系统安全隔离和故障容错成为关键。
◎ 市场需求变化:软件功能在产品生命周期中不断迭代,需要加速开发与交付流程。
软件定义车辆带来了功能的多样化和智能化。汽车不再仅仅是交通工具,而是具备了更多的智能特性。高级驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶功能、智能座舱体验、车联网连接等成为了现代汽车的重要组成部分。
这些功能的实现依赖于强大的芯片计算能力、高效的软件算法以及可靠的通信技术。
面对这些挑战,NXP CoreRide平台提供了高度集成的软硬件解决方案,集成了 S32K、S32M2、S32G 等多种计算单元,实现了中央计算、区域控制、能源管理和网络通信等功能的集成。
● 通过以下方式引领设计变革:
◎ 模块化与可扩展性:CoreRide平台支持从边缘设备到中央计算的统一架构,能够灵活适配低端到高端车型。例如,通过S32系列芯片,OEM可以选择不同算力的模块实现差异化产品设计。
◎ 安全与隔离设计:NXP采用ASIL-D认证的实时操作系统和硬件隔离技术,为多功能模块的整合提供了安全保障。虚拟化技术允许多个操作系统并行运行,既能满足实时性的需求,又能实现功能隔离。
◎ 开发工具与生态系统:
◎ 统一的调试与仿真工具:如MULTI IDE和TimeMachine,通过可视化的调试能力,帮助开发者快速定位问题并优化性能。
◎ 开放的合作生态:与Green Hills、Vector和ArcherMind等合作伙伴共同开发基础软件,如AUTOSAR中间件与服务导向架构(SOA),为OEM提供了丰富的技术支持。
通过预集成的软件模块与硬件平台,CoreRide大幅缩短了开发周期,降低了OEM的研发成本。此外,基于软件的灵活性,车辆在售后可通过OTA实现功能升级,为厂商开辟了新的商业价值链。
软件与硬件的紧密协同是汽车芯片的关键技术细节,芯片需要支持多种操作系统(如 AUTOSAR Classic、AUTOSAR Adaptive、Linux 等)和中间件,以实现不同功能的运行。
例如,Green Hills 软件为 NXP CoreRide 平台提供了安全可靠的软件基础,其解决方案能够支持在不同类型的芯片核心上运行多种操作系统,并通过统一调试器和系统视图实现跨核心和操作系统的调试与监控。
这种协同工作确保了汽车系统的稳定性和可靠性,同时也为软件开发者提供了便利,使得他们能够更高效地开发和优化软件应用。
随着SDV时代的到来,汽车的定义已从机械属性转向以数据和软件为核心,我们看NXP CoreRide平台后续推广的情况吧。