廠商分享：嵌入式軟件能如何協助汽車完成連接及創新？

汽車工業正在呈現不可思議的變化。提到現今現代化的汽車不得不說消費者和汽車代工廠商同樣都在適應這個千變萬化的時代。毫無疑問，汽車製造商面臨的挑戰是如何滿足消費者期望在車內獲得豐富的多媒體體驗。汽車製造商最為關心的是如何構建安全平台、滿足車內外連接的需求。由於還要遵守嚴格的安全規定和要求，解決這些挑戰的難度又進一步變得更大。

代工廠商要想獲得成功和保持領先就必須注意幾個趨勢。首先，目前有一個目標是將過去不同領域和時期的車內體驗整合。這目標主要是受汽車以類似消費電子設備的方式運行和反應的期望所推動。此外，車輛電子化產生了大量關於車內和車外的數據。通常需要對這些數據加以實時的整合、處理，並轉換成可讓用戶輕易了解到的方式於車內系統之中呈現出來。

最後，由於代工廠商設計和構建了能滿足各方需求的產品，於是自然的令成本問題較以往變得更加至關重要，其中一大挑戰就是如何在實現創新的同時卻還能降低研發成本？在這個大前提下，嵌入式軟件在快速興起的汽車電子應用領域上便發揮了主導作用。

整合車內體驗跨越不同領域

汽車電子在不斷進步，從不需要嵌入式操作系統的簡單電子控制單元 (ECUs) 到如今可能需要多個操作系統的復雜的多功能電子控制單元。過去，嵌入式操作系統被當作獨立分開的個體，但由於性能和安全的考慮，這種情況將不復存在。操作系統是目前車輛最重要的元件，直接影響安全、保安和車內外設備、路邊基礎設施、雲端或外部其它車輛的連接性。

車內連接涉及各種各樣的物理網絡間的通信。Ethernet、以太網音視頻連接 (eAVB)、汽車音頻總線 (A2B) 和無線解決方案這類更強的技術對傳統車內網絡技術起到了最佳化的作用，如控制器網總線 (CAN)、FlexRay 和互聯網絡 (LIN)。為控制線路復雜性個人網絡的設計通常是以特定應用程序的需求為導向，將連接不同車輛領域的網關電子控制單元聯系在一起。強大的片上系統 (SoC) 和軟件系統的結合讓汽車製造商能考慮新的、整合的系統架構。這方面的一個例子是，一個聯合車載信息娛樂系統 (IVI) 和駕駛員信息駕駛艙不僅顯示信息娛樂選項，還加入了來自不同信息源的車輛運行數據，如速度、引擎狀態、安全指標（車道偏離警報系統 (LDWS) 數據）等。

電子控制單元和模塊整合

聯網車輛擁有比以往任何時候都多的，基於電子控制單元的功能。豪華車使用的電子控制單元已經超過 100 個，下一個趨勢將是從 8-16 bit 微控制器向 32 bit 基於微處理器的片上系統、再向多核基礎架構遷移。這只有在復雜的片上系統的硬件成本繼續下降而硬件性能和能力不斷變好的情況下才有意義。

隨著電子功能的增多，模塊整合的必要性變得更加明顯。新的電子控制單元被添加到汽車架構後就出現了一連串的問題。車輛線束的復雜性和重量增加了。車內出現越來越多的電子控制單元也將使標準化越來越受重視。隨著硬件平台的發展，重新設計軟件或重新構建系統以便在模塊之間移動或整合功能性就成了新的挑戰。合作關系如汽車開放系統架構 (AUTOSAR) 在為各種汽車軟件架構創造和建立開放標準以解決這類問題方面表現不錯。汽車代工廠商、電氣供應商、芯片製造商和軟件公司均是 AUTOSAR 的成員。

連線信息娛樂

現代汽車的信息娛樂系統擁有比以往任何時候都多的功能互動，所以互通性十分重要。現代信息娛樂系統是駕駛者和乘客指揮和控制車上各種數據的平台。信息娛樂系統需要連接到車輛網絡以便從多個電子控制單元收集數據，並報告自己的狀態。從外部來說，有連接智能設備的期望，這些越來越多地通過應用程式和技術，如 Apple CarPlay、Google Android Auto、MirrorLink 實現。隨著無人駕駛汽車的出現，信息娛樂功能現在還必須與其他車輛和外界連接。毫不奇怪，通常在車頭單元的信息娛樂系統已成為眾所周知的汽車大腦，於是漸漸的，嵌入式系統構成的駕駛艙便成為了一項關鍵技術。

Mentor Graphics 已經向一個名叫 Connected OS 的概念投資，包括能極大地提高車內體驗的下一代解決方案所需的多層集成和連接。

管理成本的同時實現安全和品質目標

安全和保安一直是汽車廠商考慮的重中之重，隨著無人駕駛汽車的出現，已經出現更多的可讓黑客和任何外界干擾的無線「攻擊入口」。車輛架構的每一個層次都應考慮保安問題，從硬件到嵌入式軟件、應用程式和人為因素。軟件缺陷應盡可能地降到最低，繼續開發對與安全息息相關的軟件的詳盡測試策略。通過細心劃分，很難完全被驗證的與安全息息相關的元素可被分開並利用更為復雜的系統分別驗證。

為此，Mentor Graphics 引進了一個重要軟件混合的一體儀器集群解決方案，這讓經驗證的與安全息息相關的圖形指示器與豐富的 3D 圖形在一個單一的顯示器上整合起來。這些與安全息息相關的圖形在一個安全的硬件區運行並在一個單獨的通過安全認證的 Nucleus SafetyCert 實時操作系統 (RTOS) 上運行，在外部干擾和拒絕服務方面使它盡可能地安全。

支援多個操作系統

Connected OS 的概念不僅僅包括一個基本的 Linux 操作系統。新的多核架構可容納多個操作系統，並且在它們之間實現緊密的通信聯系。這包括 AUTOSAR 基本軟件 (BSW) 操作系統、實時操作系統，如 Nucleus RTOS，甚至是讓 Android 運行的連接，或在一個 Linux 容器 (LXC) 裡的操作系統。一旦使用多個操作系統，利用如 RPMsg 和 VirtIO 協議就可實現安全通信，這樣在一個領域生成的信息就能被傳輸到另一個領域。

在現今汽車生產當中嵌入式軟件的數量和價值仍在繼續增長，汽車廠商需要確保他們採用了最新的，能使系統安全互動的技術。通過仔細使用行業標準和開放源始碼軟件來節省開發成本已經變得比以往任何時候都重要，而專注的平台供應商，如 Mentor Graphics 正在為二級供應商設定新標準、利用合適的技術創新幫助一級廠商和他們的汽車代工廠商滿足生產時間的要求。