高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）提供安全和日益自主的體驗(yàn),，將重塑我們與交通的關(guān)系,。自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的技術(shù)將很快讓乘客獲得個(gè)性化的互聯(lián)體驗(yàn)，因?yàn)檐?chē)輛可以無(wú)縫地感知,、思考并根據(jù)實(shí)時(shí)路況采取行動(dòng)。

　　由于汽車(chē)行業(yè)未來(lái)三個(gè)最重要的問(wèn)題：自動(dòng)駕駛,、軟件更新和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣化,，對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)的要求正在增加。

　　目前汽車(chē)中的電動(dòng)/電子（E/E）架構(gòu)在每個(gè)控制單元中集成了一個(gè)或幾個(gè)汽車(chē)功能,。這既增加了控制單元和分布式軟件功能的數(shù)量,，也分別增加了連接的復(fù)雜性。在這種情況下,，E/E架構(gòu)必須執(zhí)行越來(lái)越多的駕駛輔助功能,。對(duì)軟件復(fù)雜性的估計(jì)，假設(shè)目前一輛高級(jí)汽車(chē)中的100多個(gè)控制單元包含超過(guò)1億行的代碼,。

　　目前,，單一或密切相關(guān)的功能都是在一個(gè)單獨(dú)的控制單元上實(shí)現(xiàn)的。適合汽車(chē)應(yīng)用的更高性能的片上系統(tǒng)（SoC）（如瑞薩的R-Car H3,、恩智浦BlueBox或英偉達(dá)DRIVE PX）的出現(xiàn),，以及減輕重量的必要性（例如，通過(guò)減少控制單元或電纜）,，導(dǎo)致人們希望在一個(gè)域控制器（例如,，負(fù)責(zé)車(chē)身、底盤(pán)或發(fā)動(dòng)機(jī)）上整合多種功能,，甚至減少為中央計(jì)算機(jī),。

　　這種模式的轉(zhuǎn)變極大地改變了車(chē)輛的E/E架構(gòu)。它涉及到引入面向服務(wù)的通信和動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng),，而這些系統(tǒng)又必須滿(mǎn)足實(shí)時(shí),、功能安全和安全方面的要求。此外,，使用動(dòng)態(tài)控制單元可以增加車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有的功能,。

　　未來(lái)可能的E/E架構(gòu)。其核心是一個(gè)或幾個(gè)中央計(jì)算機(jī),，通過(guò)車(chē)輛內(nèi)部的以太網(wǎng)主干進(jìn)行通信,。車(chē)輛的關(guān)鍵因素是網(wǎng)關(guān),。它將用戶(hù)界面領(lǐng)域（信息娛樂(lè)系統(tǒng)/智能手機(jī)連接）與驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域（驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、剎車(chē),、電池管理）分開(kāi),，并使用所謂的智能天線(xiàn)將車(chē)輛與OEM的后端系統(tǒng)連接。智能天線(xiàn)和網(wǎng)關(guān)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)不同的安全層,，如防火墻和入侵檢測(cè),。此外，該架構(gòu)將使用控制單元之間的安全車(chē)載通信機(jī)制,。

　　與后端系統(tǒng)的連接實(shí)現(xiàn)了許多新功能,。例如,，可以向車(chē)輛提供環(huán)境數(shù)據(jù),，如路況、免費(fèi)停車(chē)位或汽車(chē)制造商的最新報(bào)價(jià),。這些在線(xiàn)服務(wù)和啟用功能的選項(xiàng)（例如,，駕駛輔助系統(tǒng)）使汽車(chē)制造商有機(jī)會(huì)在汽車(chē)銷(xiāo)售時(shí)間之外，即甚至在汽車(chē)使用時(shí)產(chǎn)生收入,。與汽車(chē)的永久在線(xiàn)連接使OEM能夠收集用戶(hù)數(shù)據(jù),，從而獲得更多關(guān)于所使用部件的可靠性和磨損的信息。硬件和軟件的錯(cuò)誤源以及相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)可以通過(guò)診斷接口檢測(cè)出來(lái),，軟件可以在制造商處得到改進(jìn),，并且可以及時(shí)下載更新到汽車(chē)上--類(lèi)似于用戶(hù)多年來(lái)已經(jīng)習(xí)慣的智能手機(jī)應(yīng)用程序更新。

　　對(duì)于具有更復(fù)雜的多核處理器和不同的外部交互器（軟件更新,、用戶(hù)輸入）的時(shí)間要求不太高的系統(tǒng),，動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)有其優(yōu)勢(shì)。最重要的應(yīng)用場(chǎng)景是：

　　-支持運(yùn)行時(shí)的重新配置

　　-面向服務(wù)的服務(wù)和通信

　　-部分軟件更新

　　-通過(guò)使用POSIX接口而不是靜態(tài)生成的接口來(lái)簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)

　　-基于XML的接口描述

　　在這種情況下,，AUTOSAR聯(lián)盟推出了自適應(yīng)AUTOSAR,。它包括一個(gè)POSIX操作系統(tǒng)，直接在多核處理器上運(yùn)行,，如果要并行集成多個(gè)操作系統(tǒng),，則在管理程序環(huán)境下運(yùn)行。不同OEM和供應(yīng)商的適應(yīng)性AUTOSAR工作組定義了用于汽車(chē)應(yīng)用的特殊服務(wù),，如診斷服務(wù),、安全服務(wù)和SOME/IP。服務(wù)和軟件組件（功能）通過(guò)共享服務(wù)代理進(jìn)行通信,。使用的中間件協(xié)議被稱(chēng)為ARA,，并受到通用API的啟發(fā)。

　　大多數(shù)控制單元通過(guò)以太網(wǎng)與傳感器和執(zhí)行器通信,。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）是音頻視頻橋接（AVB）協(xié)議的擴(kuò)展,，用于實(shí)現(xiàn)安全關(guān)鍵的可靠通信,。TSN標(biāo)準(zhǔn)是專(zhuān)門(mén)為安全和實(shí)時(shí)關(guān)鍵系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的，如高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛,。此外,，以太網(wǎng)被用來(lái)將信息娛樂(lè)系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)制造商的后端系統(tǒng)。

　　FlexRay是這種技術(shù)變化的失敗者?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)在只被少數(shù)OEM廠(chǎng)商應(yīng)用,，應(yīng)該很快被取代。CAN和具有靈活數(shù)據(jù)速率的CAN（CAN FD）仍將被用來(lái)連接傳感器和執(zhí)行器或較小的輸入/輸出（IO）控制單元,。

　　IO設(shè)備和中央計(jì)算機(jī)通過(guò)寶馬集團(tuán)在2011年指定的面向服務(wù)的接口進(jìn)行通信--可擴(kuò)展的面向服務(wù)的IP中間件,，縮寫(xiě)為SOME/IP。它是基于以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議系列的,。最重要的一點(diǎn)是,，SOME/IP自動(dòng)將定義的應(yīng)用接口映射到數(shù)據(jù)包上。SOME/IP的優(yōu)點(diǎn)是,，它甚至可以被集成到小型設(shè)備中,，并能快速啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。

　　除了上面介紹的基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題（主要由AUTOSAR聯(lián)盟規(guī)定并在伊萊比特的AUTOSAR產(chǎn)品線(xiàn)EB tresos中實(shí)施）,，對(duì)功能塊之間定義接口的功能架構(gòu)的需求也越來(lái)越明顯,。通用標(biāo)準(zhǔn)化接口的好處是，某些模塊可以交換,，并可以選擇購(gòu)買(mǎi)或作為產(chǎn)品提供,。

　　下圖說(shuō)明了Elektrobit公司的 “開(kāi)放Robinos ”項(xiàng)目的架構(gòu)。左側(cè)顯示了用于車(chē)輛定位和物體融合的組件,，該組件將各種傳感器探測(cè)到的物體結(jié)合起來(lái),，形成一個(gè)整體畫(huà)面。然后根據(jù)當(dāng)前的駕駛情況確定軌跡規(guī)劃,、加速度和轉(zhuǎn)向角,。

　　該項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)放的參考架構(gòu)，定義軟件組件,、接口和控制機(jī)制,。這種方法對(duì)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是新的；然而,，它的目的是要集成到不同的ADAS平臺(tái),。在這種情況下，該平臺(tái)是不同硬件產(chǎn)品的一部分,，具有不同的操作系統(tǒng),，如自適應(yīng)AUTOSAR、QNX或市場(chǎng)上的類(lèi)Unix操作系統(tǒng)。

　　車(chē)輛移動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施是自動(dòng)駕駛汽車(chē)的一個(gè)主要技術(shù)挑戰(zhàn),。目前,，車(chē)輛配備了盡可能多的傳感器，以便它們能在無(wú)盡的不同交通狀況中自主地找到自己的道路,。與在外部控制的保護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)的火車(chē)和飛機(jī)相比,，這種方法既昂貴又復(fù)雜。例如,，高度和路線(xiàn)是由空中交通管制服務(wù)指導(dǎo)的,，火車(chē)在進(jìn)入不開(kāi)放的區(qū)域時(shí)會(huì)自動(dòng)停止。

　　然而,，人們不可能在所有的道路周?chē)O(shè)置柵欄,，禁止騎自行車(chē)的人通行。但是,，道路基礎(chǔ)設(shè)施的改造,，例如在入口/出口坡道上告訴汽車(chē)，它是在高速公路上,，而不是在位于幾米外的平行鄉(xiāng)村道路上,，將簡(jiǎn)化位置檢測(cè)問(wèn)題,。另一個(gè)例子是一個(gè)停車(chē)場(chǎng)結(jié)構(gòu),，它可以遠(yuǎn)程控制車(chē)輛并引導(dǎo)它到一個(gè)可用的停車(chē)位。這個(gè)概念比那些尋找空閑停車(chē)位的車(chē)輛在停車(chē)結(jié)構(gòu)中自主漫游要簡(jiǎn)單得多,。

　　這些用例的先決條件是快速的,、全國(guó)性的移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（5G）鋪設(shè)，用于與后端和基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)交換,，以及選擇及時(shí)調(diào)整道路基礎(chǔ)設(shè)施以適應(yīng)自動(dòng)駕駛,。

　　如何在這些高度復(fù)雜的整體系統(tǒng)中滿(mǎn)足功能安全和--特別是關(guān)于日益增長(zhǎng)的車(chē)輛連接--信息安全的要求？為了滿(mǎn)足汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),，汽車(chē)SPICE流程模型在整個(gè)行業(yè)中得到了很好的確立,。它構(gòu)成了安全和保障的基礎(chǔ)。

　　ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)定義了功能安全方面如何在過(guò)程層面和方法層面上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā),。對(duì)于軟件架構(gòu),，功能安全是一個(gè)關(guān)鍵因素?；镜耐暾詸C(jī)制,，如監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完整性、分區(qū),、時(shí)間和過(guò)程監(jiān)測(cè)或安全通信,，都是可用的，并且已經(jīng)在系列項(xiàng)目中使用。

　　安全機(jī)制在汽車(chē)開(kāi)發(fā)中已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間了,。諸如防盜器,、安全電子鑰匙或安全存儲(chǔ)里程表等系統(tǒng)通常已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)功能。然而,，由于車(chē)輛的連接性越來(lái)越強(qiáng),，該行業(yè)正面臨新的挑戰(zhàn)。根據(jù)信息技術(shù)的基本規(guī)則,，“凡是連接的東西都會(huì)被攻擊”,，安全和隱私的系統(tǒng)方面在汽車(chē)行業(yè)的意義也越來(lái)越大。

　　對(duì)使用遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)或互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)的首次成功攻擊已經(jīng)被公開(kāi),，并引起了廣泛的反應(yīng),。作為回應(yīng)，國(guó)際汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)在2016年初出版了一本安全系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手冊(cè)（SAE J3061,，“網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全指南”）,。它描述了流程和方法，在生命周期方面遵循ISO 26262,。該文件不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),。然而，它總結(jié)了基本的工作,，如研究計(jì)劃或現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和出版物,。因此，它是一個(gè)有價(jià)值的貢獻(xiàn),，可以作為引入安全流程和方法的一個(gè)切入點(diǎn),。

　　對(duì)自動(dòng)駕駛的架構(gòu)的要求已明顯變得更加復(fù)雜。然而,，通過(guò)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu),、功能安全、安全,、多核系統(tǒng)和可用性等方面,，有可能設(shè)計(jì)出可靠的系統(tǒng)，并根據(jù)用例理想地評(píng)估和結(jié)合各個(gè)系統(tǒng)方面,。

　　所有參與汽車(chē)供應(yīng)鏈的人都需要發(fā)展一種核心能力：系統(tǒng)工程,，因此需要對(duì)物理學(xué)、電子學(xué)和軟件的跨學(xué)科理解,。

　　在未來(lái),，（軟件）開(kāi)發(fā)人員必須對(duì)系統(tǒng)有更好的理解，以便在適當(dāng)?shù)墓ぞ咧杏面溄哟a生成器對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行建模,。經(jīng)典的軟件開(kāi)發(fā)側(cè)重于開(kāi)發(fā)工具,、代碼生成器以及作為可重復(fù)使用產(chǎn)品購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)功能。整合軟件仍然需要理解、分析和修復(fù)從深度嵌入到面向服務(wù)的行為等各個(gè)層面的錯(cuò)誤的專(zhuān)家,。

　　在未來(lái)幾年里,，新的汽車(chē)制造商和供應(yīng)商將出現(xiàn)在汽車(chē)市場(chǎng)上。特別是IT公司多年來(lái)一直在其他領(lǐng)域使用這些技術(shù),，并遵循將汽車(chē)作為車(chē)輪上的智能手機(jī)運(yùn)行的愿景,。這樣做的原因是，自動(dòng)駕駛給了車(chē)內(nèi)人員相當(dāng)多的時(shí)間,。例如,，這些時(shí)間可以用來(lái)使用社交網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行網(wǎng)上購(gòu)物,，或工作,。將 “駕駛時(shí)間 ”轉(zhuǎn)換為 “互聯(lián)網(wǎng)使用時(shí)間”，可以產(chǎn)生全新的商業(yè)模式,。

　　原始設(shè)備制造商的商業(yè)案例,，也將越來(lái)越多地不僅取決于銷(xiāo)售，而且取決于車(chē)輛的運(yùn)行,。正在討論的想法包括新的租賃和出租概念,，其主題不再是作為產(chǎn)品的汽車(chē)，而是作為服務(wù)的流動(dòng)性,。在未來(lái),，送你上班的自動(dòng)運(yùn)輸艙的租賃價(jià)格可能會(huì)因一天中的不同時(shí)間而不同。

　　賽靈思是FPGA,、可編程SoC以及現(xiàn)在的ACAP的發(fā)明者,。我們高度靈活的可編程芯片，在一套先進(jìn)的軟件和工具的支持下,，推動(dòng)了各行各業(yè)和技術(shù)的快速創(chuàng)新--從消費(fèi)者到汽車(chē)到云計(jì)算。賽靈思提供業(yè)內(nèi)最具活力的處理技術(shù),，通過(guò)其適應(yīng)性強(qiáng)的智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新,。

　　高度自動(dòng)化和完全自主駕駛是移動(dòng)性的未來(lái)。所有利益相關(guān)者--從原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商,，到機(jī)器人出租車(chē)開(kāi)發(fā)商和用戶(hù)--都期望自動(dòng)駕駛汽車(chē)具有最高水平的安全性和可靠性,，無(wú)論是測(cè)試車(chē)隊(duì)還是生產(chǎn)車(chē)輛。賽靈思汽車(chē)（XA）平臺(tái)在為高度先進(jìn)的AD模塊提供動(dòng)力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，這些模塊對(duì)更高的性能和容量的需求越來(lái)越大,，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)聚合、預(yù)處理和分發(fā)（DAPD）以及計(jì)算加速,。

　　為了解決每個(gè)級(jí)別的自動(dòng)駕駛所需的功能,，OEM和一級(jí)供應(yīng)商需要一個(gè)可擴(kuò)展和可靠的架構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)他們的AD系統(tǒng)。AD系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是一個(gè)域控制器，它可以整合和處理ADAS和AD功能所需的大量傳感器數(shù)據(jù),。

　　高度自動(dòng)化和完全自主駕駛是移動(dòng)性的未來(lái),。所有利益相關(guān)者--從原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商，到機(jī)器人出租車(chē)開(kāi)發(fā)商和用戶(hù)--都期望自動(dòng)駕駛汽車(chē)具有最高水平的安全性和可靠性,，無(wú)論是測(cè)試車(chē)隊(duì)還是生產(chǎn)車(chē)輛,。賽靈思汽車(chē)（XA）平臺(tái)在為高度先進(jìn)的AD模塊提供動(dòng)力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這些模塊對(duì)更高的性能和容量的需求越來(lái)越大,，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)聚合,、預(yù)處理和分發(fā)（DAPD）以及計(jì)算加速。

　　Zynq? UltraScale+? MPSoC和Versal? AI Edge等自適應(yīng)SoC的功能跨越了ADAS/AD域控制器市場(chǎng)的整個(gè)連續(xù)性,，以解決未來(lái)關(guān)鍵功能的集成,。自適應(yīng)XA SoC平臺(tái)可以?xún)?yōu)化處理越來(lái)越多的復(fù)雜安全關(guān)鍵型應(yīng)用，并滿(mǎn)足OEM和一級(jí)供應(yīng)商對(duì)跨傳感器和域控制器的計(jì)算延遲,、性能,、電源效率和功能安全的需求。

　　包括機(jī)器人軸和機(jī)器人卡車(chē)在內(nèi)的完全自主的車(chē)輛需要極其可靠,、高性能,、高功率、自適應(yīng)的計(jì)算,。自適應(yīng)XA SoC提供了硬件加速器與應(yīng)用軟件緊密結(jié)合的最佳平衡,，用于集成傳感器數(shù)據(jù)聚合、計(jì)算加速和標(biāo)量處理,。

　　域控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)聚合,、預(yù)處理和分發(fā)（DAPD）角色需要一組異構(gòu)的處理引擎來(lái)處理傳入的傳感器數(shù)據(jù)--這個(gè)角色可以由自適應(yīng)XA Zynq UltraScale+ MPSoC和Versal? AI Edge平臺(tái)來(lái)完成。在DAPD中,，自適應(yīng)XA SoC準(zhǔn)備處理傳入的傳感器數(shù)據(jù),，然后分配給域控制器內(nèi)的其他元素。

　　在域控制器的計(jì)算加速作用中,，OEM和Robotaxi開(kāi)發(fā)者的一個(gè)關(guān)鍵重點(diǎn)是高功率,、高利用率的ML推理。無(wú)論是傳統(tǒng)的CV加速,、CNN處理,，還是ML加速--這些都需要有效地利用TOPs來(lái)處理傳感器數(shù)據(jù)。自適應(yīng)的XA SoC平臺(tái)--特別是Versal AI Edge--提供最高的AI性能/瓦特,，提供最佳的計(jì)算性能,。