汽车行业大趋势——软件定义汽车

文章目录

前言
一、软件定义汽车的驱动力
二、SOA架构在软件定义汽车中的作用
三、车载软件架构（内核、中间件、应用层）长期趋势
总结

前言

最早在2007年4月份的IEEE会议中提出“软件定义汽车”（SDV，Software Define Vehicle）的概念，而后于2016年被百度自动驾驶事业部总经理再次提及，随之这一概念开始在汽车行业内广为流传，并已逐步成为汽车行业对于智能汽车演进方向的共识。

一、软件定义汽车的驱动力

当然“软件定义汽车”成为多数整车厂、传统Tier1及互联网科技公司等的共识，主要原因有如下两个方面：

（1）特斯拉作为第一个吃螃蟹者，已经将“硬件为流量入口、软件为收费服务”的模式落地实现，鲶鱼效应显著。

特斯拉作为智能电动汽车的领先者，其在产业界的示范效应已不言而喻。基于现有数据闭环及软件架构，特斯拉可实现快速的软件迭代升级（OTA），进而建立软件付费模式，进一步打开盈利空间。造成的影响就是：

促使传统整车厂加速转型布局车载软件领域，软件定义汽车时代加速到来。

（2）软件才能形成差异化，以软件驱动创新，边际开发成本更低。

OEM及Tier1纷纷开启智能化转型，正如智能手机浪潮伊始之时，各个厂商争相提升摄像头、屏幕以及处理器等配置。而当硬件配置竞赛达到白热化阶段时，软件层面的竞争才更能体现出差异化的竞争力。同时，软件的边际开发成本更低，才能满足用户千人千面的需求，且完善的软件生态亦可为OEM树立更加牢固的护城河、打造差异化的品牌特征。

PS：车载领域软件研发模式大致如下三种：

A：众多传统OEM正通过成立子公司（沃尔沃、丰田、上汽、长安、一汽等）；

B：成立软件研发部门（长城、大众、雷诺日产等）；

C：与软件供应商合作（广汽、吉利、宝马等）。

结论：软件定义汽车已为产业界共识，鲶鱼效应下车载软件需求大幅提升

二、SOA架构在软件定义汽车中的作用

集中化的E/E架构是实现软件定义汽车的硬件基础，SOA架构则是实现软件定义汽车的软件基础。

传统的分布式E/E架构下，汽车采用的是“面向信号”的软件结构，ECU之间通过LIN/CAN等总线进行点对点通信。

ECU的信号收发关系和路由信息是静态的（已在ECU软件的编译阶段完成预设），如果要新增或升级某项功能，除了要修改与该信号相关的所有ECU软件外，还需要对总线的网关配置、节点的数量等进行修改。因此，在传统的通信及ECU软件架构设计中，通讯网络关注的重点在于各类信号能否准确、高效的在车内进行收发传导。而随着汽车智能化升级需求的快速增长，传统通讯网络及软件架构设计中扩展性差、升级和移植成本高等问题逐渐凸显

比如若想新增某项软件应用或服务，仍需要从头建立一个新的基础软件环境。为解决以上问题，汽车行业借鉴IT行业发展经验，提出SOA（面向服务）软件架构。

SOA（Service Oriented Architecture）软件架构并非一类特定的软件产品，而是一种软件架构设计的理念，其核心思想是将每个控制器的底层功能以“服务”的形式进行封装，一个服务即是一个独立可执行的软件组件，并对其赋予特定的IP地址和标准化的接口以便随时调用，最终通过对这些底层功能的自由组合，以实现某项复杂的智能化功能。

如下举例方便直观认识：

我们以新增ModelX“跳舞”功能的方式为例，具体说明SOA软件架构的优势所在。“跳舞”功能的实现包含音乐、车身、前后运动等多方面，与之对应的是座舱、车身、底盘中的多个控制器。若在传统软件架构下实现该功能，则需要对与该功能链路上所有相关的控制器软件进行重新编译，并通过LIN/CAN总线实现信号的传递。而在SOA软件架构下，我们可将各个控制器所能贡献的部分抽象为一种“服务”，如“灯光控制服务”、“语音交互服务”等，然后仅需要对“跳舞”APP进行编写，对以上基础服务予以调用，即可实现这一功能。

相较于传统软件架构，SOA软件架构在进行功能改变时仅需要更新/升级部分软件

SOA软件架构下的底层软件具备接口标准化、相互独立、松耦合三大特点。在SOA软件架构之下，各个“服务”（底层软件）具有以下三个特点：

（1）各个“服务”间具有界定清晰的功能范围，并且留予标准化的访问接口（由第三方代码编码而成），以便于其他控制器在进行功能变更或升级时进行订阅。

（2）每个服务之间相互独立且唯一，均属于汽车软件架构中的基础软件，因此若想升级或新增某项功能只需通过标准化的接口进行调用即可。

（3）具备松耦合的特性，独立于车型、硬件平台、操作系统以及编程语言。可以将传统中间件编程从业务逻辑分离，允许开发人员集中精力编写上层的应用算法，而不必将大量的时间花费在更为底层的技术实现上。

总体而言，SOA架构的本质是将原本相互分散的ECU及其对应的基础软件功能模块化、标准化，将各个应用区域相互解耦，重新部署为分层式的软件架构，从而使得汽车可以快速响应消费者需求，新增或更新各项功能，实现千人千面。

三、车载软件架构（内核、中间件、应用层）长期趋势

前文提到，在SOA软件架构设计理念之下，汽车软件架构走向分层化、模块化，使得应用层功能够在不同车型、硬件平台、操作系统上复用，并且可以通过标准化接口对应用功能进行快速迭代升级。进一步来看，我们可将软件架构按层级自下而上大致抽象为系统内核层、中间件层以及应用程序层（以上三者分类仅为粗略划分，实际在软件供应商的开发过程中并无绝对性的边界，例如应用程序供应商有时亦包含部分开发工具链，中间件供应商有时亦包含Hypervisor，系统内核供应商有时亦提供部分中间件功能等）。短期来看，若想真正在汽车上落地SOA软件架构，操作系统（此处指系统内核部分）及中间件的引入及优化将至关重要，而长期看在SOA架构构建成熟后，丰富的应用生态将具备更大的价值空间。