1
介紹
SW定義車輛的市場趨勢以及自動化，互聯和電氣化動力系統的引入導致E/E架構的重大變化，包括車輛集中化。此外，原始設備製造商希望在內部創造更多的軟體價值，重點關注車輛級別和標準化較低（嵌入式）級別。
為了能夠交換更高級別的軟體並組合以前分布在多個域中的效果鏈，標準化在嵌入式級別變得必要。由於例如由實時行為和短延遲控制迴路組成的運動（動力總成/駕駛，制動，轉向）要求，必須給予嵌入層額外的優先級。
OEM在這段旅程中面臨著幾個挑戰，從專業知識和能力管理到使用更新技術開發和引入複雜功能。
由於不同的來源，可用的遺留軟體，不同的開發環境，混合安全級別和相關方的運行時要求，將時間關鍵控制單元組合在一起，例如，作為運動協調器非常複雜。
幾乎所有客戶都在考慮改變這個方向作為EE集中化的一步，但是沒有「一刀切」的解決方案。因此，需要基於微控制器技術的靈活，適應性和可定製的解決方案-來自具有時間關鍵要求的動力總成：嵌入式集成平台。在以下章節中，將介紹導致該嵌入式集成平台開發的主要趨勢和驅動因素，以及與標準市場解決方案相比的優勢。此外，本文還包括一個必要的相應的工具鏈概念，並將通過結論和總結來結束。
2
市場趨勢
空間是當今汽車世界創新與發展的新動力。空間代表「軟體和服務」，個性化，自動化，互聯和電氣化。
最終用戶已經被寵愛了一段時間，特別是未來的消費者（今天的年輕人口），在他們的消費電子產品中不斷引入更新的功能。在包含軟體的產品中也可以預期同樣的情況，包括汽車。未來的汽車將由其中的軟體定義和表徵。
這也是汽車製造商通過軟體更新通過銷售增值功能在車輛壽命期間創新和創造持續收入的絕佳機會。
下一個重要方面是推進領域正在進行的所有開發。對於可預見的未來，看起來市場上同時存在許多不同的動力總成拓撲。從燃燒發動機(ICE)驅動的汽車到純電池電動車(BEV)以及介於兩者之間的一切，多種不同的混合動力概念。不要忘記燃料電池動力總成解決方案。
隨著新組件需要控制，因此新控制器和新功能（即單踏板驅動，充電協調。。。。。。）。
最重要的是，現在想像包括自動駕駛功能。具有跨越不同域的效果鏈的新功能（不再可能域的獨立性）。關於動力總成的可靠性（可用性，可靠性和安全性）的要求增加。
不要忘記伴隨著更高連接的所有好處，同時需要解決的挑戰。最大的挑戰將是網絡安全和發展生命周期。
總之，市場正在尋找更短的開發周期（上市時間效益）以及該領域車輛的靈活和動態軟體更新(FOTA)。此外，必須在車輛的整個生命周期內部署新的或改進的功能。
3
E/E體系結構的演變
為了滿足市場需求，同時能夠以合理的時間框架和商業上可行的方式有效地處理複雜性，可以可視化E/E架構的演變。
在過去十年左右的時間裡，汽車中的控制器數量增加了許多倍。當OEM面臨引入新功能的挑戰時，他們帶來了一個新的控制模塊，這也是因為架構和嵌入式資源的局限性。成本一直是限制未來不可預見功能可擴展性的主要驅動因素。
領域集中肯定緩解了這個問題，在過去的幾年裡，許多OEM已經擁抱了這條道路。但是，域集中式體系結構的局限性已經顯而易見，特別是在考慮引入驅動程序輔助功能的挑戰時。用於推進，制動和轉向的分布式控制器之間的通信延遲是不可接受的。
最終，最好的選擇似乎是從傳統的功能領域導向體系結構轉向更具革命性的集中式體系結構。從降低成本，減輕重量，節能，可擴展性，服務導向，連接性和對後端資源的訪問到用戶體驗，實現增值服務的銷售等，這種體系結構帶來了巨大的好處，但最大的問題是OEM如何能夠管理這種轉變，預期的挑戰是什麼，痛苦點以及供應商如何支持。
4
了解OEM視角（痛點）
讓我們從OEM的角度來看整體情況。首先，從市場需求來看，變體的數量呈指數增長。不要忘記，世界各地的地區和國家都有不同的目標，時間表和技術解決方案，這進一步增加了變體的數量。
當前架構的局限性和引入新功能和功能的高成本。例如，由於當前現有控制器中缺乏資源，即使添加一些簡單的功能/特性，也需要新的電子控制器。這導致包裝挑戰，重量和成本增加以及最終難以滿足設計目標。另一個主要限制是以領域為中心的體系結構方法，考慮到領域之間協調中的延遲要求，即讓我們專注於技術方面。從初創企業到擁抱最新技術積木的競爭越來越激烈。然而，傳統的OEM必須以最適合組織的速度選擇技術適應。過去對技術和能力的投資不能完全丟棄，沒有經濟意義。新技術積木需要時間才能在可靠性方面成熟，傳統的OEM通過匆匆完成這一過程可以失去更多。最終用戶對質量的期望遠高於傳統的OEM而不是新的參與者。推進，制動和轉向，它極大地限制了自動駕駛功能的引入。
任何新的開發都需要大量的投資。有時，僅靠財務是不夠的，稱職的資源同樣重要。但最大的挑戰將是將組織轉變為不同的工作方式，改變工作文化，創建新的協作，使用不同的工具鏈，變得更加敏捷等等。上述主題與開發有關，但在售後服務方面也存在類似的挑戰。
最後，如何應對數據驅動世界。從道路上的每輛車生成大量數據，需要在後端收集，預處理和同化以進行進一步處理。
功能安全方面的挑戰越來越大。組件級和車輛級需要更新的解決方案。隨著域彼此接近（例如，用於自動駕駛功能的推進，制動和轉向），需要在控制器級別上實現許多跨域功能安全方面。
電子系統前所未有地暴露在外部世界中。一方面，連接方面的技術發展是引入更新功能和增加用戶體驗的重要推動者，另一方面，用於不需要訪問的車輛入口門增加了許多摺疊。這構成了巨大的網絡安全挑戰。
5
解決方案-嵌入式集成平台
考慮到市場趨勢，技術發展並從OEM的角度解決主要問題，出現了「嵌入式集成平台」的想法。
「嵌入式集成平台」背後的想法或概念是什麼？
•將ECU合併為更少的高性能設備
•通過更加關注ECU的虛擬化，將從HW到SW的變速管理處理
•通過將協調任務與執行器層分開，簡化了執行器的可互換性
•減少特定功能的執行器，增加標準執行器
•HW可擴展性（協調一個或多個µC）-更高的功能性能。
「嵌入式集成平台」的概念最好通過示例用例來解釋：運動集成平台或運動協調器。請參閱下面的圖。
運動協調器的特點：
•用於運動協調的基於µC的控制單元
•通過所有運動相關組件的最佳協調優化功耗和恢復
•協調層中的標準化接口以將傳統組件與集中的E/E架構連接起來
•減少推進，制動和轉向協調之間的數據交換延遲，以啟用與自動駕駛相關的新功能
•管理複雜性（例如，動力總成變型處理，減少通信負載，。。。。。。）。
在下圖中，我們可以可視化車輛E/E架構中「運動集成平台」的相對位置。
6
需求分區
多個虛擬ECU的主機-電子控制單元
注意：經典AR代表經典AUTOSAR
如前所述，將幾個控制單元放在一起並不是一件容易的任務。它在開發，驗證和使其系列具有高標準的安全性方面做出了大量努力。
分區的概念有助於簡化此過程。
但是，分區允許不同的域在相同的電子硬體上共存，而無需進行重大的軟體重組。換句話說，分離不同領域的關注點。
這將允許OEM繼續以領域為導向的開發，重用遺留軟體和現有工具鏈，甚至獨立發布分區。同時確保運動相關功能之間更好更快的交互（效果鏈的碎片整理和更緊密的耦合以減少延遲）。
其他好處：
•通過較小的確定性軟體功能降低系統複雜性
•關於內存保護和運行時的安全FFI（不受干擾）
•支持不同域的獨立項目時序計劃和更新周期（具有不同更新周期的SW的關注點分離）
•由於HW措施而減少同源的努力，這防止了對彼此的影響（同源相關和不相關功能之間的分離）
該概念的其他重要特徵：
•共存多個ASIL評級（分離不同安全級別的關注點）
•基於µC技術，一個熟悉的環境，具有確定性行為和明確定義的安全概念，包括經典AUTOSAR•針對各種控制器用例的可擴展解決方案
•支持新興的新EE架構
•最小化集成努力
7
背骨支撐分區概念
一個眾所周知的背骨支持軟體分區是管理程序。讓我們快速了解嵌入式管理程序的主要特徵：
•分區的核心分離
•通過靜態核心分配確定的系統行為
•內存分配和每個分區的訪問權限
•設備仿真
注意：經典AR代表經典AUTOSAR
但是，嵌入式虛擬機管理程序有幾個限制：
•複雜的軟體體系結構，以確保在MultiOS上的可靠處理
•沒有總線獨立性的解決方案（QoS服務質量）
•不支持分區的外圍分配
•未考慮分區明智的獨立安全性
•缺少安全硬體加速器的支持
•沒有保證獨立快閃記憶體而不受影響
•獨立分區明智重置的概念，例如，在故障丟失的情況下
因此，博世設計了一種堅固的背骨，包括以下內容：
•虛擬機管理器
•分區支持包
•房屋維護包
主幹共同負責以下工作：
•使用分區配置初始化控制器
•硬體元素虛擬化
•共享資源訪問管理器
•啟動，關機和重置處理，包括中央系統處理和錯誤處理
•分區間通信
•看門狗/保持活動功能
•共享資源的協調（例如，EEPROM）
•更新處理程序
博世解決方案的其他顯著優勢：
•經典AUTOSAR BSW（共享資源無HW抽象層的BSW堆棧）
•確保服務質量（硬體措施，以確保所有µC內部總線上的確定性帶寬和延遲，動態重新優先級）
•靈活的安全概念，分區內的分區安全，多ASIL概念
•分區安全，可分配通信窗口和安全通信的帶寬增加
8
工具鏈
要實現上述優勢和產品理念，必須擁有合適的工具鏈。當前的工具鏈具有以下特性：
•應用軟體的更改需要完整的RTE生成。
•更長的RTE生成時間，最終更長的構建時間。
•整個過程會減慢軟體更改和發布時間。
我們需要的是對軟體更改，集成和發布過程的分散方法。
CPflex代表「經典平台靈活性（經典AUTOSAR）」。它是由博世和其他行業領先供應商以及OEM開發的聯合AUTOSAR概念。
cpflex支持將來自不同源（供應商）的功能無縫集成到中央域/區域控制器中。
使用cpflex可以實現高發展速度，靈活性和有選擇地發布軟體集群。如圖11所示的每個軟體集群的主要優點可以獨立開發，可以單獨執行構建，驗證並且最後可以將所有內容連結在一起。
9
總結/結論
汽車世界即將發生重大變化。
電氣化，自主和互聯領域的發展是未來如何開發電子和軟體的主要驅動因素。
雖然技術發展將有助於應對這些變化，但過渡並不容易，特別是對於已建立的原始設備製造商。必須開發和部署新的E/E架構。組織將不得不擁抱新技術，但同時以有意義的方式繼續現有產品，技能集和投資。
博世致力於開發技術和產品，支持有意義的，商業上可行的OEM選擇，逐步向未來過渡。
我們的嵌入式集成平台有助於推進遺留系統，特別是與推進相關的系統，同時提供了一個平台，用於引入和開發所有新的複雜功能，以滿足市場需求和趨勢。
博世提供該平台的所有基本構建塊，允許OEM專注於功能開發的不同方面，並為最終用戶做出貢獻。博世還致力於開發所需的工具鏈。
對於那些想要包括應用軟體在內的完整解決方案的客戶，博世也準備好了。
免責聲明：以上觀點僅代表作者個人看法，與本平台無關。文檔版權歸博世公司所有，分享本文僅供學習參考，切勿用於商業用途，如涉及版權問題，請第一時間告知我們刪除，非常感謝。