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智能網聯汽車從Demo到量產，有非常多需要遵守的規則和規范，同時對于汽車制造商、ADAS及自動駕駛公司來說，這僅僅是第一步，但也是關鍵一步。 AUTOSAR(汽車開放系統架構)是一個由汽車制造商、供應商和來自電子、半導體和軟件行業的其他公司組成的全球開發伙伴，共同開發和建立一個汽車電子電氣架構的行業標準。 AUTOSAR標準旨在支持軟件標準化、重用和互操作性。AUTOSAR的關鍵特性是模塊化和可配置性、標準化接口、運行時環境(RTE)和驗收測試。 隨著汽車電子系統變得越來越復雜，在汽車行業出現了一個共同的認識，只要汽車制造商和電子元件制造商單獨開發軟件，就永遠無法滿足成本和可靠性的要求。 AUTOSAR過去主要是歐洲汽車制造商普遍使用的開發規范（涵蓋控制、信息娛樂和通訊），近年來逐漸在全球其他區域被采納（日本有自己的JASPAR）。 目前，AUTOSAR的核心成員有7家，分別是寶馬、博世、大陸、戴姆勒、福特、通用、PSA、豐田和大眾；其余包括高級合作伙伴FCA、沃爾沃、本田、現代、長城汽車、華為、英特爾、海拉、安波福、法雷奧、英偉達、采埃孚等；開發級合作伙伴包括航盛、福瑞泰克、郝千科技、東軟、TTTech等；普通合作伙伴包括馬自達、三菱、日產、斯巴魯、三星、偉世通、恒潤、東風、吉利、一汽、上汽、蔚來等等。 目前，AUTOSAR標準提供了兩個平臺來支持當前和下一代汽車ECU，以應對軟硬分離的趨勢。 第一個是經典平臺，用于傳統應用，如動力總成、底盤、車身和內部電子控制等。 第二個是自適應平臺（AUTOSAR Adaptive Platform），用于新應用程序，如高度自動化駕駛、V2X、空中軟件更新或網聯，并引入了基礎AUTOSAR標準來加強平臺之間的互操作性。 AUTOSAR旨在優化ECU設計的重用和可轉移性，它允許ECU的汽車工程師和供應商通過標準化接口實現軟件的模塊化和可伸縮性，提高處理高復雜性設計的能力。 這些新特性的實現還為承載這些功能的軟件基礎設施增加了新的需求。除了現有的需求(如功能安全和安全性)，軟件架構還必須支持硬件(如具有高端計算能力的硬件)、空中更新、與后端系統的通信或應用程序的動態部署。 AUTOSAR的評估表明，這些新需求無法通過當今的軟件架構來實現，在當今的軟件架構中，幾乎所有的車輛內部通信都是通過一個深度嵌入的控制器來完成的，以滿足OEM的要求，如啟動時間或功能安全性。 而未來需要的軟件基礎設施要比現在靈活得多，高可用性，并且能夠在給定的時間點適應特定的應用程序需求。對AUTOSAR軟件架構的擴展，用于深度嵌入式系統，結果證明是不可行的。 因此，今天的體系結構將被一個新的軟件體系結構所補充，這個軟件體系結構與為高性能計算而設計的操作系統一起出現，這些操作系統需要通過功能安全、信息安全或實時特性等加以增強。 然而，眾所周知的深度嵌入式系統的特性將會保留下來。這些趨勢的結合導致了各大汽車制造商在開發下一代E/E體系架構。 AUTOSAR Adaptive擴展了AUTOSAR平臺，以滿足當前汽車自動駕駛、電氣化和互聯互通等趨勢的需求。因此，它在許多方面改變了已建立的E/E開發過程。 最重要的變化是，基于信號的通信被面向服務的設計所取代。c++取代了C語言作為自適應應用程序的編程語言，以及基于posix的操作系統(如Linux用于自適應電子控制單元)是進一步的突破性轉變。 未來E/E架構的兩個關鍵特征是： 1) 異構軟件平臺的集成，當今汽車的網絡架構可以聚集成不同的領域，用于信息娛樂和連接、底盤、動力系統等。 雖然infotainment ECUs通常使用Linux、QNX或其他通用操作系統，但AUTOSAR Classic平臺是深度嵌入式控制單元的標準。 隨著新的用例和對計算能力的深入嵌入式應用程序不斷增長的需求，第三種ecu將出現，它具有不同的特性，必須集成到現有的E/E體系結構中。 2) 面向服務和基于信號的通信，傳統的汽車通信仍然是基于ecu向其他ecu提供信號廣播的思想。這種范式非常適合于有限大小的控制數據，這些數據必須循環地進行通信。 先進的應用程序，如高自動化駕駛與更高的負載要求，例如交換對象列表檢測到的一組傳感器和以太網作為一個通信系統需要更復雜的協議。 面向服務通信的概念是基于在通信系統上提供服務的應用程序和訂閱此服務的其他應用程序。然后數據只發送給訂閱服務器。 面向服務的通信與現有的基于信號的范式的結合是未來E/E體系結構的第二個關鍵方面，從這個角度來看，這是一個艱巨的挑戰。 對于用于實現典型動力總成和底盤功能的深度嵌入式系統，AUTOSAR經典平臺仍將是首選。在低成本硬件上運行時，對安全性、實時性和確定性要求較高。同時，AUTOSAR為這些應用程序提供了一個經過良好驗證的成熟軟件平臺，包括一個廣泛使用的方法，它支持當今所有的協作模型。 而為了支持客戶應用程序的動態部署，并為需要高端計算能力的應用程序提供環境，AUTOSAR在2017年推出了第二個軟件平臺，即AUTOSAR Adaptive platform。 基于現有的標準，這個想法是盡可能從其他領域(如消費電子產品)的發展中獲益，同時仍然考慮汽車的特定要求，如功能安全。 與此同時，更多的相關配套供應商也在加快與AUTOSAR自適應平臺的對接。去年11月，Real-Time Innovations（RTI）宣布，AUTOSAR最新版本的自適應平臺（版本18-10），已經具有數據分發服務(DDS)標準的完整網絡綁定。 這意味著汽車制造商現在可以使用DDS實現AUTOSAR自適應框架，并開發高度自動駕駛系統，如4級和5級。 DDS允許AUTOSAR完全支持高度自動駕駛系統，并提供“量產級通信框架”，保證這些復雜系統所需的可靠性、可伸縮性和性能。 比如，在AUTOSAR中完全指定了DDS之后，汽車行業現在可以使用RTI Connext和DDS開發高性能應用程序，比如傳感器融合應用程序。 AUTOSAR版本18-10有助于解決OEM軟件開發團隊在支持不同價格區間車型時所面臨的各種安全和連接性挑戰。此外，允許開發人員“動態配置平臺”，以支持每個車型平臺的各種操作模式和硬件功能。 汽車制造商還可以利用AUTOSAR規范之外的其他技術，包括基于云的和后端系統，以及汽車行業中常見的其他組件，如MatLab和Simulink，以及DSpace、Linux和QNX平臺。 此外，很多公司也推出了一系列的工具平臺來簡化AUTOSAR Adaptive的引入，幫助供應商和汽車制造商加快開發進度。比如，Vector推出的基于模型的E/E開發環境PREEvision，全面支持用戶使用AUTOSAR Adaptive Platform的功能擴展現有的軟硬件架構。 PREEvision提供了專門的工具來設計和建模AUTOSAR Adaptive的細節，服務接口作為面向服務的體系結構的基本方法可以在類圖中建模。新添加的狀態圖可以用來可視化機器和進程的狀態和轉換。 此外，PREEvision還提供了一個專用的用戶界面，將用戶逐步引導到一個符合AUTOSAR的模型。 Adaptive Explorer允許輕松訪問每個步驟所需的工具：比如服務的設計、服務接口和自適應應用程序，以及軟件的部署和服務的實例化，涵蓋服務、軟件和通信設計，此外還有包括硬件方面的機器設計、網絡拓撲的定義和機器部署。 在符合AUTOSAR的模型中，用戶可以方便地導出AUTOSAR Adaptive定義的所有相關工作產品，如服務接口描述、應用程序清單、機器清單和服務實例清單。這使得PREEvision極大地促進了oem與供應商之間的協作。 新的AUTOSAR自適應軟件標準使車輛具有更強大和更靈活的E/E架構。基于以太網的ECUs現在可以用作AUTOSAR自適應體系結構中的中心應用服務器。 最大的優勢是，自適應ECUs可以在車輛的整個生命周期內更新應用程序，并在后續不斷添加新的軟件功能。這也是目前已經推出下一代E/E架構的汽車制造商的首選。（上文部分圖片來自Vector） 接下來，我們以大眾汽車的下一代E/E架構來看看AUTOSAR自適應平臺的設計實踐（這一代架構主要是搭載于MEB平臺）。
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