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圖片來源：博世
上圖是一張被廣泛應用的汽車E/E架構(gòu)演進圖，日系車大多還停留在倒數(shù)第二Integration階段，特斯拉最新的Model Y是Domain Centralization階段，實際這個階段只是把域控制器按空間位置簡單地分開，不能算嚴格的域控制器。
特斯拉的Cybertruck是處于Domain Fusion階段，95%的國產(chǎn)新興造車也是處于此階段，典型特征就是域控制器擁有以太網(wǎng)接口，再向上就是Zone階段，之所以不說Vehicle Computer是因為CAN XL或10M以太網(wǎng)進展緩慢，傳統(tǒng)CAN或CAN FD網(wǎng)絡還得保留，未達到車輛把運算都集中到中央計算域的程度。
Zone階段典型特征就是Zone域控制器有以太網(wǎng)交換機。某些國產(chǎn)高端如問界M9，還有奇瑞星紀元ES，智己LS6已經(jīng)基本達到此架構(gòu)，但集成度還有點低。
Domain和Zone架構(gòu)區(qū)別
圖片來源：德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》
Domain和Zone，二者最大區(qū)別就是Zone架構(gòu)將物理I/O分離出來，只保留邏輯I/O，換句話說，軟硬分離，物理I/O代表硬件的物理層，邏輯I/O是軟件概念的。
邏輯I/O來自IT行業(yè)，即服務調(diào)用。
服務（Service）這個術(shù)語來自IT行業(yè)，IT行業(yè)是構(gòu)建在以太網(wǎng)上的，它是基于交換的通信，是點對點聯(lián)絡加各種轉(zhuǎn)發(fā)。面向服務架構(gòu)（Service Oriented Architecture，簡稱 SOA）在軟件、信息通信領(lǐng)域是非常成熟、常見的軟件架構(gòu)設計理念，它鼓勵提供抽象訪問接口和模塊化軟件組件的方式，讓軟件模塊很容易在不同場景下復用，通常以 Software Development Kits（SDK）、軟件庫、以及遠程調(diào)用的方式提供，上層系統(tǒng)通過復用和自由組合既有軟件模塊，可以實現(xiàn)快速開發(fā)特定的功能，并能降低測試驗證成本和開發(fā)周期。高內(nèi)聚、松耦合、可擴展性強是 SOA 架構(gòu)的核心特點。
而Domain則不然，它的物理I/O與邏輯I/O實際是一體的，無法分割開，這就是CAN網(wǎng)絡。CAN網(wǎng)絡是信號導向架構(gòu)（Signal Oriented Architecture），ECU 的功能是固定的，彼此通過 LIN/CAN 等總線進行廣播式通信，軟件提前編寫并固化在 ECU 內(nèi)運行。隨著汽車功能越來越多越來越復雜，ECU 的數(shù)量也急劇增多，微小的功能改動都可能會引起整車通信甚至其它 ECU 軟件的更新，這種架構(gòu)不具備靈活性和擴展性，開發(fā)與驗證的成本非常高。這是軟件復雜程度和成本快速上升的主要原因。
Zone架構(gòu)中的以太網(wǎng)
圖片來源：德州儀器《Zone architecture, Ethernet drive vehicle of the future》
這是理想狀態(tài)的Zone架構(gòu)，CAN XL架構(gòu)支持20Mbit/s，所以這里也不是完全放棄CAN而只用以太網(wǎng)。
Zone架構(gòu)下的數(shù)據(jù)量
圖片來源：德州儀器《Zone architecture, Ethernet drive vehicle of the future》
典型Zone架構(gòu)
圖片來源：NXP Automotive Zone Controller
NXP Zone控制器參考方案
圖片來源：NXP
顯然Zone控制器必須具備以太網(wǎng)交換機。
NXP的Zone 同軸供電架構(gòu)
圖片來源：NXP
用詞方面，在S32K3下是Aggregator，但S32G RDB下則是Controllers，顯示出不同。
NXP S32K應用分布圖
圖片來源：NXP
S32K是NXP的一個MCU系列，包括多款產(chǎn)品，其應用分布如上圖，只有S32K388和S32K39/37/36支持TSN以太網(wǎng)，所以才能是Zone Controller。
Zone Controller MCU需要滿足以下幾點，首先是實時運算性能強，至少6MB以上的Flash存儲容量，支持最低ASIL B級標準，具備百兆，最好是千兆以太網(wǎng)接口。
典型的Zone Controller
圖片來源；德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》
上圖中，德州儀器特別點出了TSN即時間敏感網(wǎng)絡。
TSN關(guān)鍵通訊協(xié)議
圖片來源；德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》
簡單地說就是TSN（時間敏感網(wǎng)絡），是時間觸發(fā)，而不是傳統(tǒng)以太網(wǎng)的event觸發(fā)，具備時間敏感性，也就是具備確定性，與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的盡力而為區(qū)別較大，它不一定保證延遲低，但是確保延遲是可以確定的。
德州儀器的Zone Controller參考設計
圖片來源：德州儀器
德州儀器的Zone Controller配合外圍驅(qū)動，可以控制車門、座椅、燈光、電機、風扇、各種泵、各種閥、HVAC等，基本上大大減少MCU使用數(shù)量。
圖片來源：德州儀器
Zone控制器的核心是AM263P4，這已經(jīng)不能算一款MCU了，應該算一款SoC，一般內(nèi)部是4個Cortex-R5F，運行頻率400MHz，擁有8MB的OSPI FLASH和3MB的SRAM，最大特色是內(nèi)部包含了一個三口的千兆車載以太網(wǎng)交換機，支持TSN的關(guān)鍵協(xié)議802.1AS即gPTP，即時間同步系統(tǒng)，確保整個系統(tǒng)時間戳同步，且是靜態(tài)網(wǎng)絡無需配置。
高級智能駕駛包含多個傳感器，地圖、GPS定位也可算一種傳感器，多個傳感器和ECU系統(tǒng)需要統(tǒng)一Clock時鐘系統(tǒng)，即時間同步。802.1AS誕生于2011年，2020年得到進一步加強，稱之為802.1ASdm。
2020年升級后提供兩套冗余，即使主時鐘失效，一路連接失效，整體系統(tǒng)仍然可以保持時間同步，L3系統(tǒng)必備。
最后做個總結(jié)，Zone架構(gòu)必須包含以太網(wǎng)交換機，支持802.1AS，支持ASIL-B，這才是先進的Zone架構(gòu)。
免責說明：本文觀點和數(shù)據(jù)僅供參考，和實際情況可能存在偏差。本文不構(gòu)成投資建議，文中所有觀點、數(shù)據(jù)僅代表筆者立場，不具有任何指導、投資和決策意見。
