2020
對(duì)車廠來(lái)說(shuō)“軟件定義”是不可避免的趨勢(shì)。Tier 1為每項(xiàng)新功能提供黑盒的日子很快就結(jié)束了。雖然軟件定義汽車前景廣闊，但這一趨勢(shì)要求車廠在虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用虛擬ECU設(shè)計(jì)汽車。?
對(duì)于購(gòu)車者來(lái)說(shuō)，軟件定義汽車（SDV）可能僅僅意味著車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)上運(yùn)行的OTA升級(jí)或各種應(yīng)用，而底層硬件則保持不變。
但另一面，對(duì)于汽車設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，SDV既重要又棘手。
好處顯而易見(jiàn)。從理論上講，SDV可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)汽車開(kāi)發(fā)流程的串行結(jié)構(gòu)中解放出來(lái)。
與花費(fèi)大量時(shí)間通過(guò)測(cè)試、調(diào)試、再測(cè)試、調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)來(lái)整合軟件和硬件相比，SDV的大部分開(kāi)發(fā)工作可以在設(shè)計(jì)人員接觸新款芯片之前首先在軟件中完成。
然而，對(duì)于大多數(shù)習(xí)慣于使用一個(gè)ECU開(kāi)發(fā)一種功能車輛的汽車OEM來(lái)說(shuō)，SDV并非易事。
要求OEM獨(dú)自管理更緊密的軟硬件集成可能是一個(gè)很大的障礙，尤其是在與多家Tier 1、軟件供應(yīng)商和SoC供應(yīng)商打交道時(shí)，他們都有著自己的解決方案，但都沒(méi)有被集成過(guò)。
CoreRide平臺(tái)??
在此背景下，NXP推出了“Open S32 CoreRide Platform”。NXP執(zhí)行副總裁兼汽車嵌入式系統(tǒng)總經(jīng)理Henri Ardevol稱其為面向OEM和Tier 1的“業(yè)界首個(gè)汽車軟件平臺(tái)”，并表示S32 CoreRide平臺(tái)對(duì)于“軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)”至關(guān)重要。
該平臺(tái)的核心是NXP對(duì)虛擬模型和虛擬開(kāi)發(fā)的支持。
S32 CoreRide平臺(tái)旨在解決車廠從之前的E/E架構(gòu)過(guò)渡到新的汽車架構(gòu)時(shí)所面臨的復(fù)雜性、可擴(kuò)展性和成本問(wèn)題。
NXP汽車架構(gòu)營(yíng)銷總監(jiān)Paul Lee說(shuō)：“與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的平臺(tái)相比，CoreRide的不同之處在于這是一個(gè)開(kāi)放平臺(tái)，附帶來(lái)自多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的預(yù)集成軟件?！?/p>
與CoreRide集成的這些軟件涵蓋了從驅(qū)動(dòng)程序到操作系統(tǒng)和中間件的各個(gè)領(lǐng)域。
該平臺(tái)的合作伙伴包括RTOS供應(yīng)商，如Green Hills、Blackberry QNX和Wind River，以及中間件供應(yīng)商，如ArcherMind、TTTech Auto和Vector。這些公司與NXP進(jìn)行了全面的“合作”，在NXP的CoreRide平臺(tái)上優(yōu)化并緊密集成了自己的軟件，而不是簡(jiǎn)單地將其軟件的通用版本移植到NXP處理器上。
Lee承認(rèn)，許多軟件供應(yīng)商希望在多個(gè)MCU上重復(fù)使用他們的軟件。但是，當(dāng)軟件沒(méi)有根據(jù)硬件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，“MCU的一些加速性能可能會(huì)丟失”。他解釋說(shuō)，這正是合作伙伴在NXP平臺(tái)上預(yù)集成軟件可以發(fā)揮作用的地方。
S32N揭曉??
S32 CoreRide平臺(tái)匯集了NXP成熟的S32系列處理器，包括計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)電源管理。
此外，NXP還發(fā)布了首個(gè)用于中央計(jì)算的S32 CoreRide解決方案，即S32N系列。S32N早在幾年前就已亮相，是NXP首款采用TSMC 5nm工藝節(jié)點(diǎn)的汽車處理器。在4月初的Embedded World之前，NXP暫未透露有關(guān)S32N內(nèi)部構(gòu)建模塊的細(xì)節(jié)。但它表示，軟件和硬件的集成是與NXP的軟件生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴共同完成的。
NXP稱S32N為“車載超級(jí)集成處理器”，不應(yīng)將其與Nvidia、Mobileye和Qualcomm等公司開(kāi)發(fā)的大型中央計(jì)算處理器混為一談。雖然這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的芯片是為ADAS或車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，但NXP明確表示，S32N是為執(zhí)行“車輛核心功能”而打造的。
核心功能包括運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)、車身功能、能源管理、狀態(tài)控制、資源管理器、網(wǎng)絡(luò)、車輛安全、車輛健康、ADAS融合和安全。Lee說(shuō)：“我們稱它們?yōu)椤囕v核心’，因?yàn)闆](méi)有這些功能，車輛就無(wú)法運(yùn)行?！?/p>
例如，如果一個(gè)軟件定義了車門的開(kāi)啟方式，它就必須在S32N等車載核心處理器上運(yùn)行，而不是在Nvidia的Drive Orin中央計(jì)算芯片上運(yùn)行。
S32N由S32 CoreRide軟件生態(tài)系統(tǒng)支持，提供從安全服務(wù)、OTA管理和網(wǎng)絡(luò)配置到車輛狀態(tài)管理和診斷的各種應(yīng)用。
不斷擴(kuò)大的E/E架構(gòu)??
OEM正在整合多個(gè)ECU、特性和功能。
但Ardevol指出，多種E/E架構(gòu)類型正在“演變”，“具有不同的配置、性能和內(nèi)存要求”。
即使在同一個(gè)OEM內(nèi)部，不同類別的車輛也可能追求不同的功能和ECU組合。
車輛設(shè)計(jì)人員不僅要考慮ECU數(shù)量，還要考慮合并哪些ECU。在確定將哪些功能分配給哪些整合后的ECU后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須知道他們能否在各種車輛架構(gòu)類型中移植應(yīng)用。在軟件和硬件集成過(guò)程中，將軟件定義的功能從一個(gè)地方移植到車輛內(nèi)部的另一個(gè)地方，這種變化太多可能會(huì)造成復(fù)雜情況，從而危及安全性。
更重要的是，平臺(tái)是否允許隔離關(guān)鍵硬件資源，將特定應(yīng)用與其他應(yīng)用明確區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如，系統(tǒng)工程師希望確保他們可以輕松安全地將控制器上運(yùn)行的功能轉(zhuǎn)移到中央計(jì)算機(jī)上。
Lee說(shuō)，NXP的S32 CoreRide平臺(tái)提供了一個(gè)“框架”，可以實(shí)現(xiàn)這種可移植性。
Lee表示，“該框架基本上是隔離SoC中的特定資源，以滿足特定應(yīng)用的安全性要求。例如，它可以在中央計(jì)算機(jī)上分配特定的內(nèi)核、特定的內(nèi)存和特定的外設(shè)，完全獨(dú)立于另一個(gè)應(yīng)用空間。這在我們的硬件中實(shí)現(xiàn)了很多。因此，我們稱之為硬件強(qiáng)制隔離。”
硬件虛擬化?????????
隨著軟件定義汽車成為主流，關(guān)于軟件與硬件虛擬化的討論也將隨之增多。
3月中旬，Intel為宣傳其SDV的效率和性能，發(fā)布了一份新聞稿，稱“Intel為汽車行業(yè)提供了硅強(qiáng)制虛擬化功能，以創(chuàng)建正確的軟件定義汽車”。
Intel援引汽車行業(yè)通過(guò)使用hypervisor來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件定義的做法，稱軟件虛擬化正在“形成一個(gè)瓶頸，無(wú)法滿足當(dāng)今工作負(fù)載的性能需求”。
Intel聲稱，其硅強(qiáng)制分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“繞過(guò)hypervisor的直接路徑，并在軟件內(nèi)為更高質(zhì)量和新的工作負(fù)載開(kāi)辟了額外的性能，這將釋放消費(fèi)者渴望的下一代功能和服務(wù)”。
NXP的Lee指出，“硅強(qiáng)制虛擬化”這一術(shù)語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)很相似，但并沒(méi)有明確說(shuō)明Intel在其設(shè)備中內(nèi)置了多少隔離功能。
Lee說(shuō)，“在NXP，我們正在為關(guān)鍵安全和實(shí)時(shí)功能實(shí)現(xiàn)從內(nèi)核到管腳的硬件強(qiáng)制隔離?！眱?nèi)核到管腳硬件強(qiáng)制隔離意味著功能在整個(gè)芯片中擁有自己的獨(dú)立資源，包括內(nèi)核（或多個(gè)內(nèi)核）、內(nèi)存訪問(wèn)、外設(shè)訪問(wèn)，以及最終在管腳上的信號(hào)。
NXP表示，這樣就形成了一個(gè)硬件隔離的軟件環(huán)境，使單個(gè)功能在運(yùn)行時(shí)不會(huì)干擾其他功能。Lee指出：“OEM和Tier 1可以利用這一點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)功能（或應(yīng)用）與硬件的解耦?！?/p>
雖然NXP同意隔離和強(qiáng)制功能的重要性，但Lee懷疑Intel的重點(diǎn)是IVI和ADAS領(lǐng)域。相比之下，NXP的重點(diǎn)是深度嵌入式實(shí)時(shí)車輛控制。
同樣，Arm也在本月發(fā)布了一系列汽車增強(qiáng)（AE）IP產(chǎn)品組合。與NXP類似，Arm也談到了虛擬開(kāi)發(fā)以及與軟件供應(yīng)商的合作，這些合作可以讓開(kāi)發(fā)人員在芯片中實(shí)施Arm AE IP之前進(jìn)行早期軟件開(kāi)發(fā)。
對(duì)于NXP來(lái)說(shuō)，這并不令人意外。幾年來(lái)，NXP一直在為客戶提供虛擬SoC模型。
過(guò)去，芯片公司從工廠運(yùn)回芯片后就會(huì)立即發(fā)布，希望以此引起軟件開(kāi)發(fā)人員和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的興趣。軟件定義汽車似乎正在顛覆這一進(jìn)程。NXP表示，該公司已經(jīng)開(kāi)始與車廠和Tier 1合作，初步推出S32 CoreRide平臺(tái)。利用S32 CoreRide功能的量產(chǎn)車正在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)將于2027年量產(chǎn)。
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