電子系統(tǒng)開發(fā)

車輛電子系統(tǒng)的開發(fā)與車輛開發(fā)類似。首先也需要將其劃分為若干子系統(tǒng)，包括控制器（硬件和軟件）、設(shè)定值發(fā)生器、傳感器和執(zhí)行器等，然后分工完成開發(fā)和測試，并逐步從局部集成至完整電子系統(tǒng)（圖2）。同樣的，在處理劃分和集成問題時(shí)，也會(huì)涉及跨子系統(tǒng)的合作。

電子系統(tǒng)的開發(fā)流程設(shè)計(jì)需要遵循兩個(gè)原則。

首先，這一流程應(yīng)該建立在久經(jīng)檢驗(yàn)的基本流程模型之上，例如“能力成熟度模型集成”（CMMI?）、“軟件過程改進(jìn)和能力評(píng)定 （SPICE） ”、V-模型或敏捷開發(fā)方法。

從實(shí)踐角度對(duì)上述四個(gè)概念進(jìn)一步澄清。通常在一個(gè)汽車軟件開發(fā)組織中，符合 ASPICE 的流程都可在符合 CMMI 的基礎(chǔ)上繼續(xù)深化其可追溯性的嚴(yán)苛程度而實(shí)現(xiàn)。而 V 模型（或瀑布模型）是一種通用的軟件工程方法，而非標(biāo)準(zhǔn)，ASPICE 及 CMMI 流程均以 V 模型為核心理念。敏捷開發(fā)方法則強(qiáng)調(diào)開發(fā)效率，如經(jīng)過精細(xì)流程設(shè)計(jì)，可與 CMMI/ASPICE 流程在同一項(xiàng)目中并存。

其次，該流程也應(yīng)支持實(shí)現(xiàn)主流的汽車技術(shù)規(guī)范，如?AUTOSAR、JASPAR（、OSEK、ASAM等。其中，AUTOSAR?表示汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，JASPAR?代表日本汽車軟件標(biāo)準(zhǔn)化組織，OSEK代表汽車電子類開放系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)接口標(biāo)準(zhǔn)，ASAM?則代表自動(dòng)化及測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組織。

此外，還可在流程中穿插一些發(fā)展成熟的程序和方法用以提升開發(fā)效率和質(zhì)量并降低開發(fā)成本，如仿真方法或快速原型方法等。

無論對(duì)整車開發(fā)、電子系統(tǒng)開發(fā)還是軟件開發(fā)，都會(huì)牽扯到開發(fā)者之間的大量交互。

1、從硬件到軟件的轉(zhuǎn)變

電子系統(tǒng)的發(fā)展總體上遵循由硬件解決方案向軟件解決方案轉(zhuǎn)變的趨勢。

軟件解決方案在實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能方面具有天然優(yōu)勢。通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)子系統(tǒng)的閉環(huán)、開環(huán)控制或監(jiān)控，可以使子系統(tǒng)在諸如自適應(yīng)/自學(xué)習(xí)算法、安全性保障方法及診斷等各方面具有最高的設(shè)計(jì)自由度。這是其他技術(shù)載體，尤其是那些直接受安裝空間和制造工藝影響的技術(shù)方案所無法企及的。

因此，用軟件來實(shí)現(xiàn)汽車功能為主機(jī)廠和供應(yīng)商都帶來了巨大的潛在商機(jī)，有助于它們?cè)诩ち业男袠I(yè)生態(tài)競爭中脫穎而出。事實(shí)上，在其他工業(yè)領(lǐng)域我們也能發(fā)現(xiàn)類似的趨勢。

與其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域相比，車輛控制器的軟件開發(fā)有著截然不同的要求和邊界條件。理解這一點(diǎn)尤其重要，一個(gè)典型例子是撰寫軟件功能規(guī)格說明（specification）和實(shí)現(xiàn)軟件功能之間的區(qū)別，前者的目標(biāo)是盡早在最大范圍上明確用于車輛運(yùn)行的功能，而后者則需要考慮控制器的所有技術(shù)參數(shù)，并對(duì)照規(guī)格說明進(jìn)行測試，同時(shí)還需考慮生產(chǎn)和售后服務(wù)的問題（例如支持售后軟件診斷和刷新的功能等）。

2、成本

考慮到汽車規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)，單車成本主體上取決于單車的零部件成本。因此整車的價(jià)格壓力最終會(huì)傳遞到零部件的成本節(jié)降上。這意味著車企會(huì)對(duì)控制器內(nèi)存空間譯者注一和算力嚴(yán)格限制，進(jìn)而要求軟件開發(fā)者必須考慮到代碼的執(zhí)行效率優(yōu)化，比如用整數(shù)型算法來實(shí)現(xiàn)功能。

盡管軟件開發(fā)者會(huì)考慮到內(nèi)存的限制，但其并非主要制約因素。即使是當(dāng)前具備最高數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)要求的豪華電動(dòng)車型，其內(nèi)存占整車 BOM成本也僅為 1%，常規(guī)的代碼優(yōu)化對(duì)整車成本的降低作用暫時(shí)十分有限。

3、產(chǎn)品生命周期

通常車輛的研發(fā)時(shí)長在?3?年左右，從批產(chǎn)到停產(chǎn)持續(xù)約7年，在最后一輛車下線后仍需繼續(xù)?15?年左右的運(yùn)營和售后服務(wù)。因此一款車的生命周期可長達(dá)25?年（圖3）。

然而對(duì)于電子零部件，其技術(shù)的迭代速度遠(yuǎn)高于整車產(chǎn)品的生命周期。這為零部件的售后配件供應(yīng)帶來了極大挑戰(zhàn)，通常需要在開發(fā)階段就將售后運(yùn)維因素納入考量。同樣，電子零部件的快速迭代也會(huì)影響到軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，車企為了讓軟件功能維系持久的生命力，就必須使軟件和不同的硬件兼容。這一訴求推動(dòng)了軟件架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，也引發(fā)了業(yè)界對(duì)軟硬件解耦這一話題的關(guān)注。

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圖3?車輛的產(chǎn)品生命周期

與硬件相比，軟件的迭代周期更短。將軟件刷新技術(shù)與控制器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)相結(jié)合，即可完成現(xiàn)場（通過車輛?OBD?端口）或遠(yuǎn)程（OTA）程序刷新，從而避免了更換控制器的極高成本。更短的迭代周期也意味著在軟件開發(fā)時(shí)也必須要考慮到車輛全生命周期相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)的維護(hù)工作。

通常對(duì)軟件功能的更新和缺陷修復(fù)將一直持續(xù)到車輛停產(chǎn)。除軟件的兼容性挑戰(zhàn)外，主機(jī)廠和供應(yīng)商面臨的兩個(gè)最常見的現(xiàn)實(shí)問題是研發(fā)工具鏈的淘汰以及研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的傳承。因此在軟件開發(fā)之初選擇工具時(shí)即需考慮到全生命周期的可維護(hù)性，同時(shí)也需做好版本變更管理和技術(shù)資料的傳承。

4、安全要求

與機(jī)械或電信等其他行業(yè)相比，車輛功能對(duì)安全性的要求極高。這是因?yàn)樵谲囕v出現(xiàn)事故時(shí)，人類（司機(jī)和乘客）位于事故發(fā)生區(qū)域內(nèi)的概率為?100%，導(dǎo)致人員傷害的概率更高；而在一般機(jī)械工程領(lǐng)域，如果采取適當(dāng)?shù)淖韪舸胧┗虬踩b置，即可持續(xù)保障人員遠(yuǎn)離事故發(fā)生地。

基本的安全注意事項(xiàng)在?ISO 26262或?IEC 61508等標(biāo)準(zhǔn)和?ECE?法規(guī)中已有明確規(guī)定。如今在乘用車領(lǐng)域，具備基礎(chǔ)的功能安全保證已經(jīng)成為車輛獲批上路的前提條件。

電子系統(tǒng)和軟件功能對(duì)車輛安全的影響在不斷增加，從行駛情況分析（如車速顯示）、情景評(píng)估（如結(jié)冰警告）、行動(dòng)建議（如導(dǎo)航），再到行動(dòng)執(zhí)行（如加速或制動(dòng)干預(yù)）幾乎無所不包，甚至還涉及主動(dòng)的駕駛干預(yù)（如主動(dòng)轉(zhuǎn)向）。

因此，功能安全分析以及安全概念設(shè)計(jì)已成為功能及軟件開發(fā)的必須環(huán)節(jié)。但凡有較高的安全要求，就必須采取故障識(shí)別和故障響應(yīng)措施。而系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)是故障識(shí)別和響應(yīng)的最有效措施之一。因此我們可以認(rèn)為，對(duì)功能安全的高要求加速了汽車分布聯(lián)網(wǎng)式系統(tǒng)的演變。

此外，高安全性也對(duì)開發(fā)流程和工具提出了特殊的要求，包括開發(fā)流程、開發(fā)工具、標(biāo)準(zhǔn)化軟件組件（例如適用于高功能安全等級(jí)的經(jīng)典?AUTOSAR?操作系統(tǒng)）等。

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