基于域的車輛和軟件定義車輛

如今，基于域的架構在提供可擴展軟件方面效率低下，而汽車制造商可以通過無線更新輕松維護這些軟件。域架構將車輛功能的控制細分為車載信息娛樂系統和高級駕駛輔助系統 (ADAS) 等域，如圖 1 所示。

如果車輛功能可能需要跨多個域進行通信和控制，對車輛功能的控制進行細分將使軟件開發變得復雜化。更新這些系統的軟件具有挑戰性，因為這些系統是由不同的一級供應商設計和制造的，這些供應商都使用不同半導體供應商提供的各種處理器和微控制器。用于控制車輛功能的軟件也與硬件緊密耦合。OEM 將安裝電子控制單元 (ECU) 來執行特定功能（座椅調節、泊車輔助），并在每個 ECU 微控制器上運行應用特定固件。這些 ECU 也會因車型和飾件而異，從而導致制造和設計成本更高。因此，對所有車型、飾件和各個 ECU 進行軟件管理是一項艱巨的工作，這需要 OEM 與多個一級供應商合作，甚至可能與半導體供應商合作來實施新的軟件更新。

相比之下，采用區域架構的軟件定義車輛通過集中軟件簡化了無線更新，通過將車輛硬件與高層應用軟件分離來實現通過軟件添加新功能的靈活性，并在不同車型和飾件之間提供了更具成本效益的可擴展性。

圖 2 展示了一個區域架構示例，該架構將軟件集中在中央計算系統中，并實施區域控制模塊以匯總數據、驅動負載和執行本地配電。如需區域架構的更多信息，請參閱“區域架構如何為完全由軟件定義的車輛鋪平道路”。

軟件定義車輛中的集中式軟件的主要優勢是減少了托管應用軟件的 ECU，并通過減少需要更改固件的處理器和微控制器的數量簡化了無線更新。添加新功能和應用程序只需要更新中央計算機或區域控制模塊軟件，因為下游傳感器和控制機械驅動（前照燈、車門模塊、音頻放大器）的其余 ECU 已從應用軟件中抽象出來。因此，執行機械驅動的 ECU 和車輛網絡邊緣的傳感器需要的固件更簡單，未來可能將實時控制完全轉移到中央計算機。

此外，可以將最初為特定應用設計的傳感器和執行器重新用于其他用途，從而創建新功能。例如，對于最初設計用于乘員監控的車內雷達傳感器，可以添加新的應用來提供入侵或盜竊檢測和安全帶提醒功能。從本質上講，OEM 可以更靈活地利用車輛中已有的硬件和傳感器實現新的功能。

最后，軟件可以跨所有汽車平臺進行擴展（如圖 3 所示），從而進一步降低開發成本。經濟型車輛可以采用與豪華品牌相同的軟件來實現遙控免鑰匙進入、車窗升降器和后視攝像頭等功能。

豪華型車輛可通過軟件在基本功能之上提供高級功能。盡管仍可能需要更換硬件，但整體方法是模塊化的，并可跨車輛實現擴展。添加或移除處理器和微控制器可以提升或降低中央計算機或區域控制模塊中的計算能力。

在車輛中實現座椅按摩、方向盤加熱和道路噪聲消除等功能需要額外安裝硬件。但是，只需要對中央計算機或區域控制模塊進行軟件更新即可控制這些附加功能。新興的無微控制器 (MCU) 技術將有助于簡化或使設計人員能夠移除 ECU 中通常用于管理傳感和/或機械驅動的軟件。例如，使用串行外設接口 (SPI) 的溫度傳感器可以直接與啟用 SPI 的無微控制器通信物理層進行通信。在這種情況下，無微控制器的物理層將替代 MCU，并配有一個集成 CAN 或以太網收發器，從而無需使用 MCU 將 SPI 信號轉換為 CAN 信號，也無需使用與傳感器進行通信通常所需的軟件。