五、多核異構(gòu)處理器應(yīng)用將為主流

為什么需要多核處理器,我主要基于四點(diǎn)闡述下原因:

1、汽車電子電器架構(gòu)和整車功能越來越復(fù)雜,需要計(jì)算能力更強(qiáng)大的硬件來支持越來越復(fù)雜的軟件功能,隨著ADAS、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用場(chǎng)景的加入及未來域集中甚至中央計(jì)算機(jī)的E/E架構(gòu)變更,多核系統(tǒng)的需求將更加明顯。

2、并行計(jì)算的需求:例如某些功能的輸出計(jì)算需要多個(gè)輸入要素在相同時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行并在同一時(shí)刻輸入到該功能模塊。

3、相同時(shí)間片內(nèi)多個(gè)任務(wù)的串行計(jì)算需求:例如多個(gè)功能需要在相同的時(shí)間內(nèi)被串行執(zhí)行。

4、系統(tǒng)響應(yīng)能力的需求:例如對(duì)于那些對(duì)時(shí)間要求特別高的中斷處理需要單獨(dú)在一個(gè)核上運(yùn)行,而周期性任務(wù)則放到另外一個(gè)核上運(yùn)行,從而提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)能力。

當(dāng)然多核系統(tǒng)的軟件開發(fā)集成相比單核,在項(xiàng)目時(shí)間、復(fù)雜度、成本以及給攻城獅帶來的額外工作量都是成倍增加的。多核處理器的應(yīng)用也會(huì)帶來諸多挑戰(zhàn),例如滿足ISO26262功能安全的挑戰(zhàn)、合理分配各核計(jì)算負(fù)載、多核系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性挑戰(zhàn)等等。

六、更加注重軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)

軟件架構(gòu)這部分,我們拋開一些閉源的諸如特斯拉的軟件,來談?wù)劥蠹移毡榻佑|的的Classic Autosar和Adaptive Autosar。我們整車上的控制器,分動(dòng)力域的控制器,如發(fā)動(dòng)機(jī)控制EMS、TCU等,還有信息娛樂域的控制器比如車機(jī)顯示燈,不同控制器的實(shí)時(shí)性要求等方面是不一樣的。例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECU、或者整車控制器VCU實(shí)時(shí)性和功能安全要求要比與其他功能或信息娛樂性控制器高,動(dòng)力域的基本基于Autosar經(jīng)典平臺(tái)開發(fā),因其具有如下特點(diǎn):

1、硬實(shí)時(shí),可在us時(shí)間內(nèi)完成事件的實(shí)時(shí)處理,硬實(shí)時(shí)任務(wù)必須滿足最后期限的限制,以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2、高功能安全等級(jí),其可達(dá)到ASIL-D的安全等級(jí)。

3、對(duì)CPU、RAM或Flash等資源具有較低的占用率。

4、軟件功能通常是固化不可動(dòng)態(tài)變更的。

而信息娛樂性控制器,則正好與上相反,其一般會(huì)占用較大的硬件資源,且一般實(shí)時(shí)性要求相對(duì)低,因其一般運(yùn)行在嵌入式PC上,如LINUX,而不是汽車級(jí)操作系統(tǒng)上,所以其即使出現(xiàn)故障也不會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。而ApdativeAutosar則是連接這兩者的橋梁,其具有如下特點(diǎn):

1、軟實(shí)時(shí),具有毫秒級(jí)內(nèi)的最后期限,且偶爾錯(cuò)過最后期限也不會(huì)造成災(zāi)難性后果。

2、具有一定的功能安全要求,可達(dá)到ASIL-B或更高。

3、與經(jīng)典平臺(tái)不同的是,它更適用于多核動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)的高資源環(huán)境,如QNX。

Adaptive Autosar與Classic Autosar相比,雖實(shí)時(shí)性要求有所降低,但在保證一定功能安全等級(jí)的基礎(chǔ)上,大大提高了對(duì)高性能處理能力的支持,以支持智能互聯(lián)應(yīng)用功能的開發(fā),因此C++將成為AdaptiveAutosar平臺(tái)的主要開發(fā)語言。

Adaptive Autosar的出現(xiàn)并不是為了取代ClassicAutosar平臺(tái),而是針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)兩者的共存和協(xié)作,Classic Autosar平臺(tái)支持高安全性和高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用場(chǎng)景,因此對(duì)于深度嵌入式的軟件功能需部署運(yùn)行在經(jīng)典平臺(tái)上,而Adaptive Autosar則支持并行處理的需要高性能運(yùn)算的功能則需要運(yùn)行在Adaptive平臺(tái)上。

當(dāng)然在軟件架構(gòu)方面本來是多樣的,采用哪種就看主機(jī)廠如何考量和能力如何了,多軟件架構(gòu),諸如Autosar、Adaptive Autosar、ROS等將會(huì)耦合集成。

七、標(biāo)準(zhǔn)和流程方面

為了滿足汽車軟件開發(fā)高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),ASPICE 過程模型被建立,ASPICE是安全和保障的基礎(chǔ),樓主相信這是未來保證軟件開發(fā)質(zhì)量的一個(gè)重要方面,不管是供應(yīng)商還是各大OEM都應(yīng)逐漸應(yīng)用起來。

ISO26262標(biāo)準(zhǔn)則在流程和方法論方面定義了系統(tǒng)開發(fā)中功能安全的影響,對(duì)于軟件架構(gòu),功能安全是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素,如何設(shè)計(jì)車內(nèi)系統(tǒng)使其能符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求是一個(gè)巨大挑戰(zhàn),特別是在日漸增加的應(yīng)用復(fù)雜性以及產(chǎn)品上市時(shí)間的緊迫性的雙重壓力之下。電子系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是構(gòu)建的系統(tǒng)需要能夠防止危險(xiǎn)故障的發(fā)生或至少在出現(xiàn)故障時(shí)能夠有效地進(jìn)行控制。功能安全標(biāo)準(zhǔn)已應(yīng)用于車輛安全系統(tǒng),如安全氣囊或 ADAS。ISO26262是從IEC61508標(biāo)準(zhǔn)派生而來,針對(duì)道路乘用車車輛內(nèi)的電氣/電子系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)架構(gòu)、功能和程序方面的問題,包括汽車安全生命周期,以避免并控制系統(tǒng)錯(cuò)誤以及隨機(jī)硬件故障。ISO 26262指定了四個(gè)ASIL等級(jí)(A至D)以確定標(biāo)準(zhǔn)的必要要求以及用于避免不合理殘余風(fēng)險(xiǎn)的安全措施,其中D表示最嚴(yán)格的安全等級(jí),A表示最寬松的安全等級(jí)。通過考量任務(wù)數(shù)據(jù)中系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致傷害的那部分(即出現(xiàn)概率);駕駛員應(yīng)付系統(tǒng)故障并避免傷害的能力(即可控性);以及可控性操作失敗會(huì)導(dǎo)致的人身后果(即嚴(yán)重程度) 這三點(diǎn),進(jìn)行車輛層面的危險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,確定適當(dāng)?shù)腁SIL等級(jí)。

這次就分享這么多吧,歡迎大家評(píng)論交流!!!

參考文獻(xiàn):

1、Autosar 、Vector、EB、CSDN、知乎等資料