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隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的需求越來(lái)越多，比如聯(lián)網(wǎng)功能、高品質(zhì)人機(jī)界面功能、自動(dòng)輔助駕駛功能，以及電力系統(tǒng)性能提升等。這些復(fù)雜的功能和服務(wù)已經(jīng)沒(méi)有辦法由傳統(tǒng)分散式ECU及MCU系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)完成，因此在硬件方面，集中式計(jì)算平臺(tái)將會(huì)是未來(lái)的主流。同時(shí)，隨著實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜功能的軟件越來(lái)越復(fù)雜，利用云原生技術(shù)去改進(jìn)軟件的開(kāi)發(fā)、構(gòu)建、管理、更新的效率會(huì)變得越來(lái)越重要，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%BC%80%E5%8F%91/">軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本會(huì)變得非常高。
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此外，從汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，如上所述，不管是汽車(chē)硬件還是軟件都在變得越來(lái)越復(fù)雜，因此對(duì)于車(chē)廠(chǎng)和tier1來(lái)說(shuō)，只有掌握更多的軟件與硬件技術(shù)才能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，從而創(chuàng)造自己的價(jià)值。于是他們不斷加大軟件方面的投入，甚至去主導(dǎo)IC的設(shè)計(jì)。但是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，車(chē)廠(chǎng)和tier1在軟硬件方面的投入其實(shí)是有共集的，這樣不免降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)投資的效率。
“如果能夠有一個(gè)統(tǒng)一的軟件定義汽車(chē)平臺(tái)作為大家開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，讓大家在這個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上去進(jìn)行差異化功能和服務(wù)的開(kāi)發(fā)，將會(huì)使所有產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)和用戶(hù)受益。”這是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的共同需求，也是Arm發(fā)布全新的軟件架構(gòu)SOAFEE的主要原因。
SOAFEE是什么？
在解釋SOAFEE是什么前，我們先來(lái)了解一下軟件定義汽車(chē)的基本條件，大抵可以概括為以下4條。
第一點(diǎn)：軟件必須要具備可移植性，也就是說(shuō)一份軟件要能夠在不同的硬件當(dāng)中去執(zhí)行。
第二點(diǎn)：軟件必須以云端的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)構(gòu)建和升級(jí)，讓整個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本能夠降到最低。
第三點(diǎn)：由于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)里面的一些特殊的要求，所以軟件定義汽車(chē)的軟件必須能夠處理實(shí)時(shí)性、功能安全以及保密的要求。
第四點(diǎn)：軟件必須要符合開(kāi)放式的架構(gòu)，因?yàn)殚_(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)才能創(chuàng)造更大的生態(tài)系統(tǒng)。
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SOAFEE就是一套能夠滿(mǎn)足以上條件，并能為軟件定義汽車(chē)打下基礎(chǔ)的一套軟件架構(gòu)。從字面的意思來(lái)看，SOAFEE是英文Scalable Open Architecture For Embedded Edge的縮寫(xiě)，中文譯為面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開(kāi)放架構(gòu)。
SOAFEE包括兩個(gè)部分：第一，它是一個(gè)軟件架構(gòu)，該架構(gòu)將通過(guò)擴(kuò)增既有的云端技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)于實(shí)時(shí)性及功能安全的特殊要求。值得強(qiáng)調(diào)的是，它也是一個(gè)開(kāi)源的參考實(shí)現(xiàn)。同時(shí)SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)底層硬件的抽象化。
SOAFEE有什么用？
對(duì)車(chē)廠(chǎng)及一級(jí)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，采用SOAFEE后的軟件開(kāi)發(fā)成本會(huì)大幅降低，同時(shí)，通過(guò)售后不斷地推出創(chuàng)新的服務(wù)，可以為車(chē)廠(chǎng)創(chuàng)造新的營(yíng)收來(lái)源。報(bào)告顯示，軟件定義的實(shí)現(xiàn)可為車(chē)廠(chǎng)創(chuàng)造每臺(tái)車(chē)多達(dá)2600-7500美金的額外利潤(rùn)。對(duì)IC設(shè)計(jì)及軟件供應(yīng)商而言，他們可以更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，同時(shí)軟件定義也會(huì)讓更多的云端應(yīng)用開(kāi)發(fā)者加入汽車(chē)創(chuàng)新的行列。最后，消費(fèi)者也會(huì)更滿(mǎn)意定制化的汽車(chē)功能及使用體驗(yàn)。
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從技術(shù)的角度來(lái)看，SOAFEE是以云原生(cloud-native) 的概念為基礎(chǔ)來(lái)滿(mǎn)足軟件定義汽車(chē)的需求的，那什么是云原生呢？
首先，在汽車(chē)端的最底層是硬件計(jì)算平臺(tái)，在此之上是固件 (firmware)，作為系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而在系統(tǒng)軟件之上包括各種的應(yīng)用及服務(wù)，分別在各自獨(dú)立的環(huán)境中運(yùn)行，這個(gè)環(huán)境我們稱(chēng)為容器(container)。在以云原生 (cloud-native) 為概念運(yùn)行的系統(tǒng)中，這些container是在云端的環(huán)境中開(kāi)發(fā)、測(cè)試及驗(yàn)證，然后，再經(jīng)由一個(gè)編排器（Orchestrator）的軟件模塊，配置適當(dāng)?shù)能浻布Y源給每一個(gè)container中的應(yīng)用與服務(wù)，使它們能夠在汽車(chē)中執(zhí)行它們的工作，同時(shí)在云端另一個(gè)CI/CD (持續(xù)集成 / 持續(xù)交付) 的模塊將負(fù)責(zé)管理，應(yīng)用及服務(wù)的更新。
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而SOAFEE就是以SystemReady的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一硬件及固件與系統(tǒng)軟件的接口達(dá)到第一層的抽像化，同時(shí)以管理程序 (hypervisor) 來(lái)管理不同操作系統(tǒng)之間共享資源的問(wèn)題，以container run time及HAL（硬件抽像層，Hardware Abstraction Layer）作為另一個(gè)層級(jí)的抽像化。在云端，SOAFEE不只會(huì)去構(gòu)建相同的軟件環(huán)境，同時(shí)也會(huì)構(gòu)建虛擬的硬件環(huán)境 Virtual ECU，以確保云端與終端間的一致性。SOAFEE的另一個(gè)重要的貢獻(xiàn)，就是將編排器 (orchestrator) 改進(jìn)成為能夠處理功能安全及實(shí)時(shí)需求的軟件模塊。
SOAFEE有何特色？
眾所周知，對(duì)比自動(dòng)駕駛L2+，L3主要是在安全冗余方面做了很多功課。而SOAFEE作為面向未來(lái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，安全問(wèn)題是重中之重，也是其產(chǎn)品特色之一。
對(duì)于SOAFEE架構(gòu)解決方案，或者是軟件定義汽車(chē)架構(gòu)來(lái)講，為什么要把每一個(gè)應(yīng)用和服務(wù)放在容器環(huán)境中，因?yàn)槔萌萜鞯奶匦?，就可以針?duì)每個(gè)容器去配置不同的軟件跟硬件資源，比如說(shuō)，如果把自動(dòng)駕駛的功能跟服務(wù)放在獨(dú)立的容器當(dāng)中，通過(guò)編排器 (Orchestrator），就可以配置能夠滿(mǎn)足最高等級(jí)功能安全的硬件和軟件環(huán)境，來(lái)為這個(gè)容器服務(wù)。但另外一個(gè)容器，比如說(shuō)導(dǎo)航，它其實(shí)不需要最高等級(jí)，因?yàn)槿绻@樣功耗會(huì)非常大，而且會(huì)有應(yīng)用的冗余設(shè)計(jì)，所以我們針對(duì)這樣的容器配置不需要最高級(jí)的功能安全，一般也不需要用分核鎖步(split-lock)這樣的機(jī)制去支持這個(gè)容器。所以，不同的容器當(dāng)中會(huì)有不同的功能安全需求，這樣就能建構(gòu)一個(gè)具靈活度的基礎(chǔ)，同時(shí)能讓編排器 (orchestrator）配置適當(dāng)?shù)能浻布h(huán)境來(lái)滿(mǎn)足這些不同需求的容器要求，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)功能安全的目的。
如何嘗鮮SOAFEE？
SOAFEE是由Arm以及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商共同提出的，目前SOAFEE的第一個(gè)版本已經(jīng)開(kāi)放下載，這個(gè)版本包含了啟動(dòng)云原生 (cloud-native) 的所有基本模塊。同時(shí)，Arm也成立了專(zhuān)家小組，而且這個(gè)專(zhuān)家小組的會(huì)員在不斷的增加中。
此外，為了讓更多的開(kāi)發(fā)者能夠加入SOAFEE的行列，Arm與Ampere、ADLink（凌華科技）合作，設(shè)計(jì)了具備拓展功能的高性能硬件參考平臺(tái)，該平臺(tái)是由一套開(kāi)發(fā)者工作站和車(chē)載產(chǎn)品組成，現(xiàn)已開(kāi)放預(yù)訂，并預(yù)計(jì)將于 2021 年第 4 季度上市。
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其中一個(gè)是工程開(kāi)發(fā)平臺(tái) ADLink AVA Developer Platform，另一個(gè)是可以聯(lián)結(jié)車(chē)載系統(tǒng)的實(shí)車(chē)測(cè)試用平臺(tái)ADLink AVA-AP1。二者都具備三個(gè)高速的擴(kuò)充接口，用來(lái)增加不同目地的處理器，例如GPU或ML加速器等。
通過(guò)SOAFEE與硬件參考平臺(tái)的結(jié)合，開(kāi)發(fā)者可以在這個(gè)系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)及測(cè)試各種應(yīng)用及服務(wù)，例如座艙系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)，甚至高等級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。
寫(xiě)在最后
在汽車(chē)領(lǐng)域，軟件定義的功能將提供安全的、新的車(chē)載體驗(yàn)和功能，以滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求和預(yù)期，更重要的是，它將為汽車(chē)制造商、一級(jí)供應(yīng)商、軟件廠(chǎng)商、云服務(wù)提供商開(kāi)啟新的收入來(lái)源以及與客戶(hù)互動(dòng)的機(jī)會(huì)。
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