这是NXP有关电子电气架构的一份演讲《OVERCOMINGIN-VEHICLECOMMUNICATIONCHALLENGES》。
智能汽车的车辆网络需要高性能、安全和可靠的通信连接,这带来了质量服务(QoS)和可靠性方面的挑战,要求车辆通信具备高可用性、低延迟和可靠性,保证车辆内部各系统正常运行。解决方案是采用标准化的方法,利用已有的车辆通信标准,确保通信的性能和安全性。
智能汽车生态系统中的各方合作伙伴也在积极协作,将这些标准方法和最佳实践应用于未来的车辆,共同打造高性能、安全和可靠的车辆通信能力。
图1汽车通信网络的趋势
●电子电气架构的进化
智能汽车是地球上最复杂的边缘设备之一,安全性、复杂性、精密传感、软件复杂性、计算要求、网络挑战等一系列复杂的设计要求。通过车辆数据驱动的洞察力可以通过车辆寿命内的OTA来驱动改进,这对提高安全性、效率和用户体验都具有重要意义。
智能汽车需要执行更多功能和应用程序,需要更多的软件、计算能力和电子控制单元,同时也需要更高的安全性和安全性。通过连续集成/连续部署、软件定义车辆和迁移到分区架构等方式,使车辆进化的速度越来越快。从传统的分布式架构到Domain、区域架构和集中化计算平台的演变,智能汽车的架构进化越来越卷。
1)Zonal架构:简化布线和连接
2)中央计算平台:
图2电子电气架构的进化
集中式EE架构实质性的挑战包括:
2.安全执行关键应用程序,保障通信的安全性
3.整合旧与新通信方式,混合CAN广播与Ethernet单播
4.实现过程和通信隔离,确保功能分布与流量混合的隔离性
5.启动与电源管理,追求快速启动、低功耗和故障安全分发
6.保持有界的端到端延迟,在多跳网络中重新映射流量
7.确保操作的可持续性,维持积极的成本效益平衡
图3电子电气架构的挑战
●往前走的解决和思考
一)管理遗留软件的演进以及新软件的引入:保护旧软件投资,同时融入全生命周期的新软件功能
二)管理新通信技术和老的网络
图4应对之道Part1
三)处理隔离和调度:任务处理和隔离
在车辆控制中,控制器同时执行多个任务,这些任务源自不同应用程序,具备不同的服务质量(QoS)要求。任务涵盖了车辆的多个方面,如定位、音视频播放、感知、规划、预测、路由等。系统架构面临多个挑战,其中包括不同任务之间的QoS要求冲突、设计阶段的行为不确定性,以及对处理资源的限制。
解决方案:可供选择的解决方案有多种,包括提升处理资源和规格、采用先进的任务调度算法、应用硬件加速以及实施任务隔离
四)通信流管理和调度
在控制器输出端口,多个通信流汇聚,这些流涵盖不同应用程序,每个流具备不同的QoS要求。在通信流管理方面,面临诸多挑战,其中包括通信流之间的QoS要求冲突、设计阶段的行为不确定性,以及通信资源的限制。
图5应对之道Part2
四)智能汽车车载网络的趋势
五)软件定义网络(SDN)
全局视图:SDN提供对抽象化网络元素的拓扑和状态的全局视图,使网络管理员能够更好地理解整个网络的结构和性能。
自动化、弹性和可扩展性:SDN可以实现网络配置和管理的自动化,从而赋予网络弹性(适应需求变化)和可扩展性(满足日益增长的需求)。
YANG数据模型方法:SDN通常采用YANG数据模型方法,在IT和数据中心领域得到验证,描述和操作网络设备与服务提供了标准化的途径
图6应对之道Part3
●总结
汽车电子的发展比我们想象更快,也需要更多的革新才会有更大的活力!