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電氣化正在大力擴(kuò)展汽車運(yùn)動功能的范圍。每一個新功能都相當(dāng)于更多的軟件。這反映在更集中的E/E架構(gòu)的趨勢上，即采用更少但更強(qiáng)大的控制器。在硬軟件共同開發(fā)的過程中，Vitesco技術(shù)公司正在為未來的“軟件定義汽車”開發(fā)可擴(kuò)展的“運(yùn)動主控制器（Master Controller MoTIon）”平臺。在純內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的車輛中，一個典型的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括大約80個功能，它們分布在大約200萬行代碼中。隨著電氣化的發(fā)展，功能范圍大大擴(kuò)展。因此，軟件的份額在不斷增加，到目前為止，電子控制單元（ECU）的數(shù)量也在增加。功能相當(dāng)單一的發(fā)動機(jī)與動力驅(qū)動領(lǐng)域變成了更為全面的“車輛運(yùn)動（Vehicle MoTIon）”領(lǐng)域。其包括從充電到電池管理、電機(jī)控制、動力回收、熱管理、能量分配和預(yù)測性節(jié)能駕駛，以及通過云連接管理大數(shù)據(jù)和定期更新駕駛軟件等眾多功能。到2025年左右，特別是電氣化預(yù)計將使運(yùn)動控制單元的軟件量比傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)控制增加5倍，達(dá)到800萬至1000萬行代碼，如圖1。
到目前為止，各個動力系統(tǒng)的ECU是以獨立ECU的形式被集成到車輛中。電氣化增加了與運(yùn)動相關(guān)的ECU之間互聯(lián)的復(fù)雜性，因此需要從以前的單獨ECU過渡到一個更加集成的解決方案，這就產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn)，如圖2。鑒于未來幾年將逐步過渡到更集中控制架構(gòu)的車輛數(shù)量的不斷增加，將變?yōu)橐攒浖?yīng)對復(fù)雜性、并降低成本，因此針對新的軟件變革的新硬件將是關(guān)鍵。這需要可擴(kuò)展的平臺，要能夠?qū)⒔裉煲延械能浖鸩竭w移到新的、更集中的硬件，同時能夠搭載新的功能。
圖2. 傳統(tǒng)的E/E架構(gòu)向新的架構(gòu)演化，變得更加集中，降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性（來源：Vitesco）
Vitesco作為Autosar公司的共同創(chuàng)始人和核心成員，利用其在動力系統(tǒng)方面的軟件專長，進(jìn)一步改進(jìn)軟件和硬件。目前正在開發(fā)中的“運(yùn)動主控制器（Master Controller MoTIon）”與以前的動力總成領(lǐng)域控制器不同。其可以與區(qū)域控制器一同使用CP Flexibility的“軟件集群Software Cluster”技術(shù)以及完全的，如圖3。
圖3. 可擴(kuò)展的Master Controller的性能水平可以滿足車輛中的功能(來源：Vitesco）Master Controller能夠在一個硬件上集成越來越多的車輛運(yùn)動和能量管理領(lǐng)域的功能，并確保動力域的高可用性和最高質(zhì)量。其主要挑戰(zhàn)包括、將功能從單個ECU移植到Master Controller的Software Cluster中。這方面的一個關(guān)鍵是多核微控制器虛擬化。在不影響其他功能的情況下，隨時添加或更新來自不同制造商的個別功能的能力正變得越來越重要。鑒于運(yùn)動領(lǐng)域的功能越來越多，Vitesco已經(jīng)與Vector、ETAS和Elektrobit等專業(yè)公司建立了伙伴關(guān)系。在車輛運(yùn)動的集中控制單元中，各種功能的組合和共存導(dǎo)致軟件的規(guī)模比以前的單個ECU大得多。因此，Master Controller內(nèi)的整體軟件系統(tǒng)比單個ECU上的各自軟件包要復(fù)雜得多。這些包括在Autosar Classic中的控制功能，通常由許多單獨的功能組成。此外，還引入了基于AutosarAdapTIve的Linux等操作系統(tǒng)的面向服務(wù)的架構(gòu)，這對硬件提出了不同的要求。微控制器和微處理器的基礎(chǔ)軟件層在此有很大不同。因此，必須考慮到實現(xiàn)微控制器類似于微處理器層面更快的更新周期，為此已經(jīng)開發(fā)了“軟件集群Software Cluster”和虛擬嵌入式應(yīng)用veApp技術(shù)。除了技術(shù)之外，要想成功還需要一個軟件系統(tǒng)架構(gòu)師和軟件集成商，將各個軟件組件組合成一個獨立的、穩(wěn)定的整體系統(tǒng)，與各個系統(tǒng)相比，具有強(qiáng)大的動態(tài)功能行為。Autosar包括許多標(biāo)準(zhǔn)的軟件定義，但到目前為止還不是ECU完整功能所必需的一切。因此，一個僅由Autosar標(biāo)準(zhǔn)組件組成的軟件系統(tǒng)是不能單獨執(zhí)行的。仍然需要定制的、特定領(lǐng)域的軟件，最重要的是，需要系統(tǒng)能力。一個系統(tǒng)的許多單獨的組件最終必須被整合成一個有效的整體，作為為每輛車量身定做的配置。 為了在“軟件集群Software Cluster”概念的意義上分離單個設(shè)備的基本單個功能，并將其重新分配到中央ECU上，需要對時間行為進(jìn)行仔細(xì)分析。一個基于邏輯執(zhí)行時間（LET）的動態(tài)參考架構(gòu)，在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，使這成為可能。然后，分離和重新劃分的功能可以被整合到為它們量身定做的參考架構(gòu)的時間片中。LET保證了時間關(guān)鍵的事件鏈的確定性數(shù)據(jù)行為。所有這些都可以用Autosar手段來描述，從而實現(xiàn)了按計劃映射模型功能。 在更集中的架構(gòu)背景下，開發(fā)者網(wǎng)絡(luò)將以伙伴關(guān)系的方式共同工作。ECU被重新劃分，考慮到今天的車輛規(guī)模，將以成本優(yōu)化的方式逐漸合并成中央控制單元。最重要的是，新的軟件技術(shù)是這方面的先決條件。Vitesco正在通過新的框架veApp為跨公司和跨領(lǐng)域的合作創(chuàng)造最新的機(jī)會。這個框架封裝了以前各個ECU的軟件域，并允許單獨的應(yīng)用程序動態(tài)對接到Master Controller Motion架構(gòu)內(nèi)的接口。這方面的基礎(chǔ)是在多核架構(gòu)方面的豐富經(jīng)驗，以及“軟件集群Software Cluster”概念。具有分離技術(shù)的框架還確保了一個確定的、動態(tài)的架構(gòu)，在這個架構(gòu)中，一個功能的新版本可以被安裝而不影響其他功能的時間行為。與具有更廣泛操作系統(tǒng)的Autosar Adaptive架構(gòu)相比，veApp框架通過所有功能或應(yīng)用程序的共同子結(jié)構(gòu)，為實時性更強(qiáng)的Autosar Classic形成相應(yīng)的靈活性。這為內(nèi)存需求在兆這個級別的功能提供了靈活和更精簡的集成技術(shù)，而Autosar Adaptive應(yīng)用在千兆的范圍內(nèi)。考慮到逐漸過渡到更集中的架構(gòu)和各自動力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣性，Master Controller硬件被設(shè)計成一個可擴(kuò)展的模塊化系統(tǒng)，以滿足不同的要求，如圖4。這種新硬件的前身是域控制器。隨著區(qū)域架構(gòu)的引入，它們原先分布的硬件和功能將被大規(guī)模擴(kuò)展。Master Controller Motion是管理車輛運(yùn)動的大腦，與新的軟件技術(shù)相結(jié)合，在整合平臺的意義上實現(xiàn)了前所未有的靈活性。以前孤立的系統(tǒng)可以被整合，并在各組織間獨立優(yōu)化，如圖5。
圖5帶有主控制器和區(qū)域控制器的集中式結(jié)構(gòu)( Vitesco Technologies GmbH (專屬權(quán)利))Master Controller的命令通過即所謂的區(qū)域控制器在現(xiàn)場執(zhí)行。與Master Controller相比，區(qū)域控制器的重點是控制大量的輸入和輸出，網(wǎng)關(guān)功能和電源或配電，包括電子保險絲。區(qū)域控制器的計算能力也是可擴(kuò)展的，為各種傳感器和執(zhí)行器服務(wù)。Master Controller和區(qū)域控制器的互補(bǔ)相互作用大大簡化了E/E結(jié)構(gòu)，并減少了車輛中ECU的數(shù)量。這里使用的大量硬件技術(shù)，例如關(guān)于熱和機(jī)械的實現(xiàn)，來自于多年來在發(fā)動機(jī)控制單元的專業(yè)知識。電子方面的可擴(kuò)展解決方案空間是平臺架構(gòu)的一部分，并為未來在功能安全和特別是系統(tǒng)可用性方面的擴(kuò)展要求提供所有選項。這涵蓋了廣泛的應(yīng)用，直到自動駕駛汽車，為新的車輛功能提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時最大限度地降低了實施成本。Master Controller Motion中更高的集成度有助于在軟件中掌控以前ECU網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。該平臺的可擴(kuò)展性使得不同品牌和不同動力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的車型可以逐步轉(zhuǎn)移到新的E/E架構(gòu)中。隨著Master Controller Motion在未來車輛運(yùn)動領(lǐng)域更集中的E/E架構(gòu)中，有一套技術(shù)可以應(yīng)對電氣化車輛中大量增加的功能。它采用了硬體和軟件的新技術(shù)。通過“軟件集群（Software Cluster）”、veApp框架或兩者的結(jié)合，使許多功能在中央ECU中的應(yīng)用共存成為可能。通過這種方式，個別功能可以被更新，而不必重新生成和發(fā)布整個系統(tǒng)。由于來自不同來源和類型的許多軟件模塊的高度復(fù)雜性，對于一個有效的整體解決方案來說，Master Controller中整個系統(tǒng)的能力來自各個來源的密切協(xié)調(diào)是至關(guān)重要的。新的軟件技術(shù)使其更容易在新的合作框架內(nèi)將來自不同來源的各個功能和算法組合起來。作為一個全面的車輛運(yùn)動的多功能大腦，通用的Master Controller將在更集中的架構(gòu)中與更多的車輛專用區(qū)域控制器一起工作。這些控制器，通過其本地的輸入和輸出，確保運(yùn)動指令的安全執(zhí)行。
關(guān)鍵字：引用地址：為未來的軟件定義汽車開發(fā)可擴(kuò)展的運(yùn)動主控制器Master Controller
/****************************************************************** ** ** File : SPI.c Master Send Receive Interrupt ** Version : 1.0 ** Description: SPI interface TLC549 ** Author : LightWu ** Date : 2013-4-16
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將推出汽車夜視系統(tǒng) 可探測300米外生物體 /
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