SWC軟件部署前言

整個(gè)軟件的模塊的部署需要對(duì)需求、軟件架構(gòu)、硬件、中間件平臺(tái)Autosar，AP/CP都有較為深入的了解。其中流程分為三個(gè)主要的階段：

首先，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段：

專業(yè)針對(duì)最終實(shí)現(xiàn)的功能分配模塊，總體討論ECU融合方案、分配原則，形成初版針對(duì)控制器的需求。

其次，系統(tǒng)需求及軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)階段：

通過(guò)討論功能需求涉及的產(chǎn)品能力PC、測(cè)試用例Usecase，生成對(duì)應(yīng)的軟件模塊Module和軟件元素SWC。

隨后，軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)階段：

進(jìn)行分配原則、非功能性需求討論、SWC分配方案編寫、專業(yè)討論并更新控制器需求，搭建PreEvision/EA模型。

如上，最終基于軟件架構(gòu)，Module核SWC要分配到各個(gè)控制器中，區(qū)域控制器VIU中分配到MCU或MPU，MPU中分配到A核、R核，都需要詳細(xì)的定義。

SWC的軟件部署實(shí)例分析

本文以高級(jí)自動(dòng)駕駛輔助功能NOA為例，詳細(xì)講解實(shí)現(xiàn)該功能需要如何定位并細(xì)化軟件部署過(guò)程。

如前所述，所有的部署從本質(zhì)上就是識(shí)別到所能承載軟件組件運(yùn)行能力的核資源，并進(jìn)行軟件集中嵌入該硬核資源的過(guò)程。主要包括如下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

1）識(shí)別部署需求

這個(gè)階段設(shè)計(jì)對(duì)部署對(duì)象，即需要部署的是哪個(gè)功能對(duì)應(yīng)的SWC，該部署過(guò)程需要消耗多少部署資源，比如多少核計(jì)算能力；相關(guān)模塊的快速識(shí)別，比如如何快速識(shí)別出可用于部署的核資源；同時(shí)利用設(shè)備抽象的概念分理處頂層軟件抽象處理模塊FDD、底層設(shè)備抽象處理模塊EDD的顆粒度及部署方案。其中軟件模塊部署需求中，需要重點(diǎn)界定出AP端、CP端各自的特性，比如CP端非快速啟動(dòng)、快速啟動(dòng)、低功耗等相關(guān)特性。

2）搭建物理架構(gòu)視角的功能鏈路

功能ID功能名稱子功能非功能性需求

XxxHWP高速跟車、巡航、自動(dòng)減速、車道保持、自動(dòng)上下匝道、高速路口減速停車執(zhí)行器響應(yīng)能力

傳感器識(shí)別距離

端對(duì)端響應(yīng)時(shí)間

傳感器時(shí)間同步

功能安全等級(jí)

XxxTJP擁堵跟車、巡航、跟停、起步、自動(dòng)減速、車道保持

XxxALC/ALCA撥桿換道、自動(dòng)換道、推薦換道

XxxSafeStop換道安全停車、本車道安全停車

XxxAES自動(dòng)轉(zhuǎn)向避讓、自動(dòng)換道避讓

主要是根據(jù)功能項(xiàng)梳理物理架構(gòu)視角功能連路圖，同時(shí)提取非功能性需求。

整個(gè)物理架構(gòu)視角開(kāi)發(fā)的功能邏輯鏈路實(shí)際是類似于時(shí)序圖中的對(duì)應(yīng)部分，是考慮將整個(gè)功能在工作過(guò)程中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行梳理。

如上圖表示了對(duì)NOP功能的開(kāi)啟與激活中的自動(dòng)轉(zhuǎn)向避障控制邏輯PC時(shí)序圖，各應(yīng)用模塊的產(chǎn)品能力主要涉及對(duì)整個(gè)NOP系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制的能力和交互過(guò)程，在我們進(jìn)行軟件組件SWC部署中，首先需要繪制類似上圖中的功能交互圖，從圖中提取我們需要實(shí)現(xiàn)的子模塊PC，并為每個(gè)PC設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的SWC即可獲得我們需要的總體SWC。

3）梳理SWC軟件模塊

根據(jù)功能需求劃分出來(lái)的SWC包含如下模塊，各SWC分別位于SOA軟件架構(gòu)的不同分層中，對(duì)于軟件SWC到硬件核的部署過(guò)程來(lái)說(shuō)，需要根據(jù)其不同的功能子項(xiàng)合理的分配到對(duì)應(yīng)的控制器中。

4）SWC部署到整車控制器

SWC的整個(gè)部署過(guò)程應(yīng)盡量遵循如下原則：

（01）高等級(jí)的SWC盡可能地部署到對(duì)應(yīng)的計(jì)算平臺(tái)中；

（02）與傳感器、執(zhí)行器緊密耦合的SWC部署到S&A中；

（03）與彼此緊密耦合地SWC部署到一起；

（04）休眠后需要工作的SWC考慮功耗問(wèn)題部署到CP端；

（05）功能安全相關(guān)的SWC按照ASIL等級(jí)拆解后歸類部署；

（06）信息安全相關(guān)的SWC根據(jù)具體安全級(jí)別需求歸類部署；

（07）與快速啟動(dòng)相關(guān)的SWC部署到CP實(shí)時(shí)核資源中；

（08）與強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求相關(guān)的SWC部署到CP實(shí)時(shí)核資源中；

（09）功能鏈路交互避免過(guò)于復(fù)雜，接口過(guò)多；

（10）功能特性相同的SWC盡可能部署到同一個(gè)資源上；

（11）功能鏈路時(shí)間長(zhǎng)度要滿足用戶體驗(yàn)；

（12）高等級(jí)的SWC盡可能部署到AP端；

（13）資源預(yù)留度盡可能多。

從整車功能層分配到控制器的角度可以對(duì)如上的SWC軟件模塊進(jìn)行總體的功能分配。以自動(dòng)駕駛系統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)為軸心，外圍存在其軟件模塊相關(guān)的各個(gè)區(qū)域控制單元。我們以SOA架構(gòu)中各個(gè)軟件子模塊為部署的原子模塊，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊信息間的通信和控制，我們可以實(shí)現(xiàn)如下的軟件模塊部署。

轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、懸架等底盤控制單元，由于其功能安全較高，實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)，且往往與執(zhí)行器緊密耦合，這類控制SWC可以考慮部署在高性能整車控制單元VDC中。其余如原BCM功能的車身控制及相關(guān)的傳感執(zhí)行器、模式控制單元SWC可部署在低功能安全等級(jí)PDC中。其余，如電源控制SWC由專門的電源控制單元PMIC進(jìn)行硬件搭載。

5）SWC部署到HPC內(nèi)核資源

進(jìn)一步的，我們以高性能計(jì)算平臺(tái)，針對(duì)性的對(duì)HPC中的云端單元，從SWC角度分配其功能到內(nèi)核層面?？紤]到不同ADAS功能子模塊在SWC中需要遵循的原則，整個(gè)部署過(guò)程應(yīng)盡量確保從架構(gòu)實(shí)現(xiàn)、可靠性、高效率、功能安全、信息安全等方面進(jìn)行全方位考量。

這里我們需要重點(diǎn)說(shuō)明下關(guān)于通用ARM芯片常提到的R核與A核在部署過(guò)程中的關(guān)系原則。R核是指實(shí)時(shí)性能高只支持物理地址，并支持內(nèi)存管理，用于實(shí)時(shí)性領(lǐng)域。比如，我們?cè)谲浖渴疬^(guò)程中，通常將與制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等功能安全等級(jí)高、實(shí)時(shí)性也高的軟件SWC模塊布置在R核中。同時(shí)，針對(duì)部分實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)RTOS也布置于R核上進(jìn)行運(yùn)行。

A核算力高支持虛擬地址和內(nèi)存管理，用于應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)時(shí)性比R核差些，考慮ADAS功能應(yīng)用層規(guī)控軟件功能安全級(jí)別有所區(qū)別，主要涉及系統(tǒng)管理、應(yīng)用接口、環(huán)境、軌跡預(yù)測(cè)、規(guī)劃決策、執(zhí)行控制/顯示等相應(yīng)的模塊。因此，可以將與ADAS應(yīng)用層相關(guān)的軟件功能部分布置在A核上。

如下表示了典型的基礎(chǔ)軟件的部署方案涉及對(duì)如下幾個(gè)重點(diǎn)模塊的布局，這里我們以TDA4中主要的核資源核軟件Module為主要考慮點(diǎn)。

其中Framework負(fù)責(zé)為ServiceAPP和Module提供運(yùn)行環(huán)境，并負(fù)責(zé)實(shí)體間通信，讓ServiceAPP和Module專注于功能邏輯，以及監(jiān)視運(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)。因此，我們將服務(wù)管理、節(jié)點(diǎn)管理、錯(cuò)誤管理、模式管理幾個(gè)“上層服務(wù)”應(yīng)用布置在該應(yīng)用軟件模塊中。ServiceManager主要用于大通服務(wù)提供端和服務(wù)客戶端的連接通道，同時(shí)提供服務(wù)監(jiān)控；NodeManager主要用于進(jìn)行進(jìn)程和節(jié)點(diǎn)的生命周期管理、節(jié)點(diǎn)間的Com通道以及節(jié)點(diǎn)監(jiān)控；ErrorManagement主要用于進(jìn)行ADS系統(tǒng)及子系統(tǒng)的錯(cuò)誤管理并發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告；ModeManagement主要用于子系統(tǒng)的錯(cuò)誤處理、降級(jí)管理等。

同時(shí)，如上這類框架性服務(wù)連同通信管理、執(zhí)行管理、平臺(tái)健康管理、狀態(tài)管理幾項(xiàng)都主要布局在TDA4服務(wù)級(jí)的A核中。

EAL相關(guān)的軟件模塊主要負(fù)責(zé)封裝底層環(huán)境，包括底層硬件和OS、整車環(huán)境及云端等，提供相應(yīng)的傳感器底層I/O服務(wù)、總線通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)軟硬件分離。因此，通常講設(shè)備抽象模塊EDD模塊部署在EAL之上。

Core表示一種核心模塊，主要是提供頂層應(yīng)用框架與底層EAL的通用服務(wù)，并為ADS系統(tǒng)提供通用功能，同時(shí)為這些通用服務(wù)定義真正的外部環(huán)境和部署結(jié)構(gòu)。

Module表示支持自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)模塊，包含通常的感知、融合、規(guī)劃、決策等幾個(gè)模塊。

這類軟件模塊處理任務(wù)包含：

資源管理：系統(tǒng)、總線、傳感器、存儲(chǔ)、資源配置等管理；

HPC信息處理：DNN處理、CV處理、并行處理、算法嵌入等；

協(xié)調(diào)端系統(tǒng)：傳感器信息、車身信息、駕駛信息等；

ADS功能服務(wù)：數(shù)據(jù)記錄、診斷等

從如上功能單元不難看出絕大部分Core資源所涉及的軟件模塊具備較高的功能安全等級(jí)和強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求。同時(shí)從運(yùn)算角度將，可以將其中的軟件部署拆分成兩個(gè)部分，其一是針對(duì)圖像處理、深度學(xué)習(xí)模塊的感知單元，這部分往往在功能安全上要求從ASILB起步，而后端規(guī)劃控制和決策執(zhí)行，則是更加傾向于更高級(jí)別功能安全等級(jí)。多數(shù)規(guī)控模塊要求達(dá)到ASILD級(jí)別功能安全，且由于涉及與執(zhí)行器之間的交互，很多情況下本身系統(tǒng)上層的交互信號(hào)安全等級(jí)也較高，可達(dá)到ASILD級(jí)別，同時(shí)考慮自動(dòng)駕駛本身安全性需求，需要執(zhí)行控制過(guò)程往往具備強(qiáng)實(shí)時(shí)性。因此，感知、融合這類前端計(jì)算量大，安全等級(jí)一般的SWC可部署于A核中間，而后端規(guī)控、執(zhí)行安全等級(jí)、實(shí)時(shí)性都較高，可以考慮布置在R核中。為了減少對(duì)于后端MCU的計(jì)算壓力，可以將軌跡規(guī)劃和決策放在前端SOC的R核中，而執(zhí)行控制、反饋調(diào)節(jié)等MPC過(guò)程可以考慮放在外圍MCU中。

如下圖表示了功能軟件主要部署的幾個(gè)大模塊，以TDA4作為SOC表示的對(duì)系統(tǒng)功能需求相應(yīng)的A核和R核部署方法。

審核編輯 ：李倩