1980年代隨著IT技術(shù)的起步和興起，在當(dāng)時(shí)機(jī)械主宰的汽車(chē)行業(yè)內(nèi)掀起了一場(chǎng)電子電氣化革命。年輕的汽車(chē)電子系統(tǒng)迅猛發(fā)展，逐漸成為汽車(chē)的重要組成部分。2000年奔馳S級(jí)轎車(chē)的電子系統(tǒng)已經(jīng)擁有80個(gè)電控單元，1900條總長(zhǎng)達(dá)4km的通信總線(xiàn)。2007年奧迪Q7和捷卡宴的總線(xiàn)長(zhǎng)度突破6km。在汽車(chē)電子系統(tǒng)功能逐漸豐富的同時(shí)，也因?yàn)橥ㄐ趴偩€(xiàn)不斷增長(zhǎng)、控制器數(shù)量井噴式上升帶來(lái)了不受控制的制造成本上揚(yáng)。對(duì)于研發(fā)工程師來(lái)說(shuō)，如果任憑控制器數(shù)量繼續(xù)發(fā)展下去，遲早有一天系統(tǒng)會(huì)復(fù)雜到無(wú)人能總攬全局、無(wú)人能準(zhǔn)確把握的程度。就像分散的小傳感器被逐漸集成為功能更強(qiáng)的單個(gè)傳感器，將分散的控制器按照功能域劃分、集成為運(yùn)算能力更強(qiáng)的域控制器的想法應(yīng)運(yùn)而生。

　　為何引入域控制器

　　現(xiàn)如今，每臺(tái)汽車(chē)搭載的電子控制器平均25個(gè)，而在一些高端車(chē)型中這一數(shù)量通常會(huì)超過(guò)100。然而，這些控制器并非孤島，它們之間由總線(xiàn)相連，通過(guò)工程師預(yù)設(shè)好的通信協(xié)議交換信息。電子控制器數(shù)量越多，總線(xiàn)數(shù)量必將更長(zhǎng)。長(zhǎng)度超過(guò)6km的總線(xiàn)，重量通常會(huì)超過(guò)70kg，基本成為位列發(fā)動(dòng)機(jī)之后的全車(chē)第二重部件。為了控制總線(xiàn)長(zhǎng)度、降低電子控制器數(shù)量（或者保持控制器數(shù)量不變）從而降低電子部件重量、降低整車(chē)制造成本，大型域控制器的設(shè)計(jì)理念逐漸浮出水面。

　　以駕駛輔助系統(tǒng)舉例來(lái)說(shuō)，為了滿(mǎn)足未來(lái)自動(dòng)駕駛的功能需求，必將為汽車(chē)軟件系統(tǒng)帶來(lái)更多的代碼量和軟件包，運(yùn)行和存儲(chǔ)這些代碼就需要更大的存儲(chǔ)空間和更強(qiáng)的運(yùn)算能力。為了不讓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加復(fù)雜，將已有的分散小型控制器加以整合成為域控制器并配以開(kāi)放式的整體架構(gòu)，成為現(xiàn)今汽車(chē)電系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。為了承擔(dān)起相應(yīng)功能域的運(yùn)算和控制任務(wù)，多核高性能的控制器將逐漸進(jìn)入車(chē)載控制系統(tǒng)。

　　所謂“域”就是將汽車(chē)電子系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為若干個(gè)功能塊，每個(gè)功能塊內(nèi)部的系統(tǒng)架構(gòu)由域控制器為主導(dǎo)搭建。各個(gè)域內(nèi)部的系統(tǒng)互聯(lián)仍可使用現(xiàn)如今十分常用的CAN和FlexRay通信總線(xiàn)。而不同域之間的通訊，則需要由更高傳輸性能的以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)信息交換任務(wù)。對(duì)于功能域的具體劃分，不同整車(chē)廠會(huì)有自己的設(shè)計(jì)理念，下圖給出了一種可能的劃分方法。在每個(gè)功能域中，域控制器處于絕對(duì)中心，它們需要強(qiáng)大的處理功率和超高的實(shí)時(shí)性能以及大量的通信外設(shè)。

　　汽車(chē)未來(lái)電子構(gòu)架

　　隨著域控制器的提出，軟件將根據(jù)相應(yīng)功能域重新分類(lèi)集成。未來(lái)的汽車(chē)電子系統(tǒng)，將越來(lái)越面向駕駛員并以服務(wù)為導(dǎo)向。車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)、人車(chē)交互系統(tǒng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將扮演愈發(fā)重要的角色，其代碼量也必將與日俱增。為了應(yīng)對(duì)這一系統(tǒng)變革，必須將相應(yīng)軟件系統(tǒng)從分散在各處的電子控制器中剝離出來(lái)并重新集成在相應(yīng)的域控制器中。下圖展示了一種未來(lái)可能的汽車(chē)電子系統(tǒng)構(gòu)架。左上角為面向駕駛員的域控制器，它主要負(fù)責(zé)與駕駛員的人機(jī)交互功能。它被從傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)等控制器中分離出來(lái)，并通過(guò)中央網(wǎng)關(guān)和以太網(wǎng)與其它域控制器進(jìn)行通信連接。

　　通過(guò)智能天線(xiàn)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，使得車(chē)載電子系統(tǒng)與整車(chē)廠后臺(tái)實(shí)時(shí)互聯(lián)成為可能。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，與云端后臺(tái)實(shí)時(shí)互聯(lián)將大大提高汽車(chē)所能接受的數(shù)據(jù)量，以便為駕駛員提供更多車(chē)載服務(wù)。例如，汽車(chē)行駛時(shí)對(duì)環(huán)境的感知或?qū)χ車(chē)沼嘬?chē)位的信息收集，這不僅可以通過(guò)車(chē)載傳感器完成，也可以通過(guò)云端后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)獲取。

　　另外，汽車(chē)上機(jī)械磨損件的使用情況、電子系統(tǒng)軟硬件錯(cuò)誤報(bào)告等信息也可以被實(shí)時(shí)傳送至云端。這意味著，錯(cuò)誤診斷讀取等服務(wù)將不需要客戶(hù)將車(chē)開(kāi)到4S店，而直接通過(guò)云端讀取。這為汽車(chē)工程師對(duì)下一代汽車(chē)的改進(jìn)和研發(fā)提供了大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在大家所熟知Over the Air Update也將得益于這一構(gòu)架更為普及。同時(shí)開(kāi)放的汽車(chē)軟件架構(gòu)將為用戶(hù)提供安裝個(gè)性化軟件應(yīng)用的可能性。面向客戶(hù)的汽車(chē)軟件系統(tǒng)會(huì)像手機(jī)一樣，提供越來(lái)越靈活和多樣的使用體驗(yàn)。

　　域控制器內(nèi)部構(gòu)架（Adaptive AUTOSAR）

　　當(dāng)我們?cè)谡務(wù)撚蚩刂破鞯臅r(shí)候，是要利用其強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力為龐大的汽車(chē)軟件集中運(yùn)算提出可能，一般來(lái)說(shuō)它是一個(gè)復(fù)雜的多核電控單元。然而回首十年前，大多數(shù)汽車(chē)電子控制單元一般為16Bit單核處理器。這一技術(shù)跨越意味著，控制器供應(yīng)商要在底層應(yīng)用軟件上下更大功夫，升級(jí)已有的開(kāi)發(fā)工具鏈，才有可能在開(kāi)發(fā)這一復(fù)雜系統(tǒng)的同時(shí)有效控制成本。

　　當(dāng)今量產(chǎn)的汽車(chē)電子控制器大多采用的是依據(jù)AUTOSAR或OSEK開(kāi)發(fā)的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在軟件系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不同功能函數(shù)被事先定義好的排序文件（Scheduling）依次調(diào)用、逐個(gè)運(yùn)行。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是資源分配問(wèn)題被事先一次性解決，每個(gè)函數(shù)的具體運(yùn)行區(qū)間亦被提前鎖定。這滿(mǎn)足了一些對(duì)于行車(chē)安全有苛刻要求的功能函數(shù)運(yùn)行需求，比如決定安全氣囊是否打開(kāi)的功能函數(shù)被固定地每幾毫秒運(yùn)行一次，以便緊急情況下氣囊得以及時(shí)打開(kāi)。

　　然而結(jié)合多核處理器，對(duì)于那些對(duì)運(yùn)行時(shí)間沒(méi)有很高要求的功能函數(shù)來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就擁有許多優(yōu)點(diǎn)。例如它更適合應(yīng)用于服務(wù)為導(dǎo)向的功能函數(shù)，可以方便地進(jìn)行軟件升級(jí)，為在線(xiàn)優(yōu)化函數(shù)運(yùn)行順序提供可能。針對(duì)這一系統(tǒng)AUTOSAR提出了一套可變AUTOSAR（Adaptive AUTOSAR）的解決方案。它既可以囊括動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，也為傳統(tǒng)的AUTOSAR提供了接口。

　　從圖中可以看到，整套架構(gòu)以Linux為內(nèi)核的POSIX-OS作為基石，它既可以在多核系統(tǒng)中直接運(yùn)行也可以在額外的Hypervisor環(huán)境中獨(dú)立運(yùn)行。來(lái)自整車(chē)廠和不同供應(yīng)商的眾多軟件包分別構(gòu)成了診斷服務(wù)、安全措施、通信服務(wù)等功能塊，并集成在Adaptive-AUTOSAR工作組中。所有的軟件通過(guò)Service-Broker互通信息，并為傳統(tǒng)的AUTOSAR軟件提供接口。Vector公司提出的汽車(chē)電子構(gòu)架圖，也將這一理念融合其中?？梢哉f(shuō)，隨著域控制器開(kāi)始進(jìn)入車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，汽車(chē)電子系統(tǒng)必將逐步產(chǎn)生由內(nèi)而外的大變革。