隨著汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)，汽車開發(fā)者致力于提供先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）、電氣化動力系統(tǒng)和自動駕駛等功能，也因此正面臨著代碼日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。為了滿足這些不斷演進(jìn)的消費者需求，計算必須變得更加集中化，而軟件對實現(xiàn)這個目標(biāo)至關(guān)重要。

　　為了快速無縫地滿足當(dāng)今軟件定義汽車的需求，一個標(biāo)準(zhǔn)化的框架必不可少。

　　近日，Arm召開媒體分享會，宣布推出新的軟件架構(gòu)和參考實現(xiàn)——面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)SOAFEE（Scalable Open Architecture for Embedded Edge），以及兩款新的參考硬件平臺，旨在加速實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)軟件定義的未來。

　　SOAFEE如何改變軟件定義的未來

　　軟件定義可以理解為，由軟件啟動和控制一個特定的功能，但一個完整的軟件定義還必須包含對底層硬件的抽象化，從而實現(xiàn)同樣的軟件在不同的硬件上都能順暢運行。

　　“SOAFEE是一套新的軟件架構(gòu)和開源參考實現(xiàn)，既可滿足汽車的實時和安全需求，又能充分利用基于云原生開發(fā)的優(yōu)勢?！?Arm汽車和物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部副總裁Chet Babla強(qiáng)調(diào)，SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 開放標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)底層硬件的抽象化。

　　SOAFEE——面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放體系結(jié)構(gòu)（圖源：Arm）

　　另外，軟件定義還必須要能具備不斷升級和更新的能力，而且是要以云端技術(shù)作為開發(fā)和構(gòu)建的基礎(chǔ)，為整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來非常顯著的益處。不難理解，SOAFEE框架能夠增強(qiáng)經(jīng)過驗證的云原生技術(shù)，這些技術(shù)可以與汽車應(yīng)用中必需的實時和安全功能一起大規(guī)模協(xié)作，同時也能讓其他實時和安全關(guān)鍵型的應(yīng)用受益。

　　在云端，SOAFEE不只會去構(gòu)建相同的軟件環(huán)境，同時也會構(gòu)建虛擬的硬件環(huán)境Virtual ECU，以確保云端與終端間的一致性。另外，SOAFEE將編排器改進(jìn)成為能夠處理功能安全及實時需求的軟件模塊。從上述設(shè)計和特性來看，SOAFEE有望成為推動軟件定義汽車的重要技術(shù)架構(gòu)。

　　軟件定義的未來需要云原生技術(shù)（圖源：Arm）

　　從當(dāng)前行業(yè)發(fā)展來看，產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要汽車新應(yīng)用的開發(fā)也盡可能實現(xiàn)快速和無縫，對開發(fā)者提出了新的要求。SOAFEE的即時可用性能夠助力云開發(fā)者利用其專業(yè)知識，為基于 Arm 技術(shù)構(gòu)建的移動出行的未來做出貢獻(xiàn)。

　　汽車領(lǐng)域，軟件定義的功能將提供安全的、新的車載體驗和功能，以滿足消費者的需求和預(yù)期，為主機(jī)廠、Tier1廠商、軟件廠商以及云服務(wù)提供商開啟新的收入來源以及與客戶互動的機(jī)會。有數(shù)據(jù)顯示，軟件定義的實現(xiàn)可為車廠創(chuàng)造每臺車多達(dá)2600-7500美金的額外利潤。對IC設(shè)計及軟件供應(yīng)商而言，可以更好地實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，同時軟件定義也會讓更多的云端應(yīng)用開發(fā)者加入汽車創(chuàng)新的行列。消費者也會更滿意定制化的汽車功能及使用體驗。

　　盡管軟件定義汽車的價值顯而易見，但也能看到其中對軟件的要求和其它技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　軟件定義汽車的需求：首先，軟件必須要具備可移植性，一份軟件要能夠在不同的硬件當(dāng)中去執(zhí)行；第二，軟件必須以云端的技術(shù)來開發(fā)構(gòu)建和升級，讓整個軟件的開發(fā)和維護(hù)成本能夠降到最低；第三，由于汽車產(chǎn)業(yè)的特殊要求，軟件定義汽車的軟件必須能夠處理實時性、功能安全以及保密的要求；最后，軟件必須要去符合開放式的架構(gòu)，因為開放式的標(biāo)準(zhǔn)才能創(chuàng)造更大的生態(tài)系統(tǒng)，讓所有人都能參與其中。

　　除了設(shè)計上必須具備符合不同要求和多項強(qiáng)制功能外，還需要提供數(shù)百個功能選項，其可能變量會以幾何倍數(shù)擴(kuò)增。對習(xí)慣于傳統(tǒng)汽車開發(fā)模式的車廠來說，這是相當(dāng)重大的改變。傳統(tǒng)上，每輛汽車的電子控制單元（ECU）都已搭載了精密編程的軟件棧，而且針對硬件與軟件往往也經(jīng)歷過嚴(yán)格的安全評估。隨著域控制器與區(qū)域控制器的導(dǎo)入，現(xiàn)在汽車的硬件架構(gòu)已出現(xiàn)變化，它們往往需要構(gòu)建在域控或區(qū)控運行多項功能、性能更強(qiáng)大的微處理器上。因此，行業(yè)需要一套可以進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)、測試與提供各項功能的方法，將干擾與相互依賴性降到最低。

　　Babla強(qiáng)調(diào)，SOAFEE能夠去滿足所有的這些需求，并且為實現(xiàn)軟件定義汽車打下基礎(chǔ)。對于SOAFEE的推出初衷及其價值和意義，他從消費者、產(chǎn)業(yè)鏈等多個角度進(jìn)行了分享：

　　首先，消費者對汽車的需求越來越多，比如聯(lián)網(wǎng)功能、自動輔助駕駛功能以及電力系統(tǒng)性能提升等，這些復(fù)雜的功能和服務(wù)已經(jīng)超過了傳統(tǒng)分散式ECU及MCU系統(tǒng)架構(gòu)的服務(wù)范疇。因此，在硬件方面，集中式計算平臺將會是未來的主流。與此同時，實現(xiàn)這些復(fù)雜功能的軟件也隨之越來越復(fù)雜，軟件開發(fā)和維護(hù)的成本會變得非常高，因此利用云原生技術(shù)去改進(jìn)軟件的開發(fā)、構(gòu)建、管理、更新的效率變得越來越重要。

　　其次，從產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展趨勢來看，主機(jī)廠和Tier1廠商都認(rèn)識到，隨著汽車軟硬件越來越復(fù)雜和先進(jìn)，他們必須掌握更多的軟硬件技術(shù)才能滿足市場的需求，從而創(chuàng)造自身價值。車輛的差異化將從車輛的換代升級、或在銷售渠道選擇發(fā)動機(jī)規(guī)格與信息娛樂系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成在整車的生命周期中一路保持領(lǐng)先的能力。因此，目前車廠和一級供應(yīng)商在軟件開發(fā)方面不斷投入，甚至去主導(dǎo)IC的設(shè)計，這些改變在過去是很難想像的。

　　總體來看，主機(jī)廠和一級供應(yīng)商在軟硬件方面的投入有很多重復(fù)的部分，因此為了增進(jìn)整個投資的效率，如果能夠有一個統(tǒng)一的軟件定義汽車平臺作為大家開發(fā)的基礎(chǔ)，讓產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)能夠在這個統(tǒng)一的平臺上去進(jìn)行差異化功能和服務(wù)的開發(fā)，將會使所有產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)和用戶受益。

　　對于選擇在此時推出此軟件平臺的時間節(jié)點，Babla回答：“汽車產(chǎn)業(yè)正處于一個關(guān)鍵拐點，整個供應(yīng)鏈，從IP設(shè)計商到汽車制造商，都在進(jìn)行重新驗證和定義。汽車產(chǎn)業(yè)期待Arm及其生態(tài)系統(tǒng)幫助加快實現(xiàn)軟件定義未來的愿景。憑借Arm在產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈上的獨特地位，我們主導(dǎo)了這項開發(fā)合作，針對汽車應(yīng)用的安全和實時需求，設(shè)計和提供標(biāo)準(zhǔn)、軟件和開發(fā)者資源以及專用的處理平臺。”

　　SOAFEE是汽車制造商、系統(tǒng)集成商、半導(dǎo)體、軟件和云技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)等攜手合作的結(jié)晶，為軟件定義汽車開發(fā)了基于開放標(biāo)準(zhǔn)的新架構(gòu)。此外，由這些領(lǐng)先企業(yè)組成的專家小組還為SOAFEE定義了參考實現(xiàn)，并將其作為免費的開源軟件，實現(xiàn)廣泛原型設(shè)計、工作負(fù)載探索和早期開發(fā)。Arm與領(lǐng)先的商用解決方案供應(yīng)商攜手合作，以最大限度地提高兼容性，并為功能安全設(shè)計提供更快的途徑。

　　目前，SOAFEE的第一個版本已經(jīng)開放下載，包含了啟動云原生的所有基本模塊，所有相關(guān)的信息都可以在此鏈接SOAFEE · GitLab （arm.com）中找到。同時，硬件參考平臺也已經(jīng)開放預(yù)訂。

　　軟件定義汽車趨勢下，給硬件帶來了哪些挑戰(zhàn)？

　　軟件定義汽車雖然可以定期更新，它的基本硬件，包括傳感器、運算模塊、資料總線與其它隨車輛出廠搭載的技術(shù)，則不太可能改變。這帶來的挑戰(zhàn)在于如何提供一個硬件平臺，使其擁有足以處理還未發(fā)生的復(fù)雜使用場景所需的運算力、彈性與容量？

　　汽車原本的產(chǎn)品周期就相當(dāng)長，一臺汽車動輒使用 10年也并非罕見，目前已經(jīng)有許多相關(guān)廠商為此規(guī)劃高耐用性的產(chǎn)品或是使用更容易置換與維護(hù)的模塊化設(shè)計，雖然汽車仍會由于各種原因不得不在產(chǎn)品平均使用年限前報廢，不過隨著軟件定義帶來的持續(xù)功能提升，未來汽車的使用平均年限勢必會延長， Arm認(rèn)為接下來軟件定義汽車將需要確保硬件能夠維持 10年以上的可靠性。以軟件為中心的設(shè)計方法意味著開發(fā)模式的改變以及持續(xù)可靠的硬件能力。

　　可以簡單理解為，軟件定義汽車產(chǎn)業(yè)勢必將硬件轉(zhuǎn)向能夠執(zhí)行更復(fù)雜功能、性能更強(qiáng)且升級更容易的微處理器和車用芯片等硬件產(chǎn)品。

　　由于軟件定義汽車的重要性，Arm早就規(guī)劃一系列針對車用電子的高度安全性產(chǎn)品，同時應(yīng)對車用領(lǐng)域的各項不同需求，提供包括 CPU、GPU、 ISP等車規(guī)安全性版本。Arm的車用CPU、GPU與ISP等系列產(chǎn)品帶來了汽車在功能安全與虛擬化方面所需的性能與功能，讓汽車軟件開發(fā)者實現(xiàn)工作負(fù)載隔離以及獲得云原生軟件開發(fā)的體驗。軟件定義汽車的確需要龐大的生態(tài)系統(tǒng)的支持，包括商業(yè)與開源軟件供應(yīng)商、應(yīng)用的開發(fā)廠商、云計算服務(wù)供應(yīng)商，以及各種工具與服務(wù)。

　　同時，Arm還與行業(yè)伙伴共同開發(fā)了兩款不同用途的硬件參考平臺：一個是工程開發(fā)平臺 ADLink AVA Developer Platform，另一個是可以聯(lián)結(jié)車載系統(tǒng)的實車測試用平臺ADLink AVA-AP1。二者都具備三個高速的擴(kuò)充接口，用來增加不同目地的處理器，例如GPU或ML加速器等。通過兩款新的參考硬件平臺，汽車產(chǎn)業(yè)能夠在產(chǎn)品商業(yè)化之前，在基于Arm架構(gòu)的高性能芯片上進(jìn)行工作負(fù)載對算力需求的探索和測試

　　寫在最后

　　軟件定義汽車離不開龐大的生態(tài)系統(tǒng)的支持，包括商業(yè)與開源軟件提供商、應(yīng)用程序開發(fā)廠商、云服務(wù)提供商，以及各種工具與服務(wù)。得益于Arm在軟硬件協(xié)同領(lǐng)域的獨特地位，汽車產(chǎn)業(yè)將目光投向了Arm。除了AWS、ADLink、Ampere與CARIAD外，這項計劃已經(jīng)獲得整個供應(yīng)鏈中領(lǐng)先企業(yè)的廣泛支持，包括Apex.AI、Continental、Green Hills Software、Linaro、Marvell、MIH聯(lián)盟、紅帽、SUSE、Woven Planet、Zing Robotics等。

　　Arm與伙伴們緊密合作，基于多年來在汽車、物聯(lián)網(wǎng)、云與移動設(shè)備領(lǐng)域的累積，為汽車行業(yè)帶來革命性的進(jìn)展，并持續(xù)推動創(chuàng)新。綜合來看，Arm生態(tài)系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒，迎接軟件定義汽車的挑戰(zhàn)，并已做好準(zhǔn)備來支持當(dāng)前車輛的開發(fā)與未來的升級。