目前，智能化大潮席卷汽車領(lǐng)域，百年汽車領(lǐng)域也孕育著新的變革，催生著新的商機(jī)，一直以來(lái)，Arm公司以提供各種處理器IP以及外圍各種IP為主要業(yè)務(wù)，硬件是其基因，就在昨天，Arm公司突然宣布：殺入汽車軟件領(lǐng)域！
發(fā)表時(shí)間：2021-09-24 14:29作者：張國(guó)斌
目前，智能化大潮席卷汽車領(lǐng)域，百年汽車領(lǐng)域也孕育著新的變革，催生著新的商機(jī)，一直以來(lái)，Arm公司以提供各種處理器IP以及外圍各種IP為主要業(yè)務(wù)，硬件是其基因，就在昨天，Arm公司突然宣布：殺入汽車軟件領(lǐng)域！
“消費(fèi)者對(duì)汽車的需求越來(lái)越多，比如聯(lián)網(wǎng)功能、高品質(zhì)人機(jī)界面功能、自動(dòng)輔助駕駛功能、以及電力系統(tǒng)性能提升等。這些復(fù)雜的功能和服務(wù)已經(jīng)沒(méi)有辦法由傳統(tǒng)分散式ECU及MCU系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)完成，因此，在硬件方面，集中式計(jì)算平臺(tái)將會(huì)是未來(lái)的主流?！盇rm 汽車和物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部亞太區(qū)合作伙伴關(guān)系高級(jí)總監(jiān)鄧志偉 Simon Teng在發(fā)布會(huì)上指出，“同時(shí)，隨著實(shí)現(xiàn)這些的復(fù)雜功能的軟件也越來(lái)越復(fù)雜，利用云原生技術(shù)去改進(jìn)軟件的開(kāi)發(fā)、構(gòu)建、管理、更新的效率會(huì)變得越來(lái)越重要，因?yàn)檐浖_(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本會(huì)變得非常高。其次，我們會(huì)看到產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于車廠和一級(jí)供應(yīng)商方面來(lái)說(shuō)，他們都認(rèn)識(shí)到隨著汽車硬件和軟件越來(lái)越復(fù)雜、越來(lái)越先進(jìn)，他們必須掌握更多的軟件與硬件的技術(shù)才能滿足市場(chǎng)的需求，從而創(chuàng)造自己的價(jià)值。”他進(jìn)一步表示目前車廠和一級(jí)供應(yīng)商在軟件開(kāi)發(fā)方面不斷投入，甚至去主導(dǎo)IC設(shè)計(jì)，這些改變?cè)谶^(guò)去是很難想像的。總體來(lái)看，車廠跟一級(jí)供應(yīng)商在硬件或軟件方面的投入有很多是共同的部分，因此為了提高投資效率，假設(shè)有一個(gè)統(tǒng)一的軟件定義汽車的平臺(tái)作為大家開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，讓大家在這個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上去進(jìn)行差異化功能和服務(wù)開(kāi)發(fā)，則將會(huì)使所有產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)和用戶受益。這就是為什么Arm要發(fā)布軟件架構(gòu)，這是從根本上是為了順應(yīng)和滿足產(chǎn)業(yè)的需求。
“汽車產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)關(guān)鍵拐點(diǎn)，整個(gè)硬件架構(gòu)從分散性轉(zhuǎn)為集中式，整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)也從在傳統(tǒng)汽車嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，變得越來(lái)越復(fù)雜，必須要找到一個(gè)合適的方法來(lái)管理和開(kāi)發(fā)，所以云原生的概念也被引入。同時(shí)，因?yàn)樾履茉窜嚭碗妱?dòng)化的趨勢(shì)，包括各地的法規(guī)讓傳統(tǒng)的汽油引擎或者是柴油引擎的車子被迫做一些結(jié)構(gòu)性的改變。在這個(gè)結(jié)構(gòu)性改變的過(guò)程中，最好是從硬件和軟件甚至從整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)去考慮，是不是該有一個(gè)更好的架構(gòu)或者是有一個(gè)更好的技術(shù)能夠一步到位地去做根本的改變，以符合汽車產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的未來(lái)。最近在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)很多新能源車車廠，自動(dòng)駕駛車技術(shù)導(dǎo)入也非常蓬勃，我們認(rèn)為此時(shí)進(jìn)入是一個(gè)對(duì)的時(shí)間點(diǎn)，去導(dǎo)入新的技術(shù)、新的觀念，爭(zhēng)取對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的未來(lái)做出貢獻(xiàn)。因?yàn)橛辛水a(chǎn)業(yè)變化的背景，所以我們認(rèn)為在這個(gè)時(shí)候提出用軟件定義汽車的概念，同時(shí)提出能夠?qū)崿F(xiàn)它的具體方法，是非常好的時(shí)間點(diǎn)?！彼俅螐?qiáng)調(diào)。所以Arm一種新的軟件架構(gòu)殺入汽車軟件領(lǐng)域。汽車產(chǎn)業(yè)需要什么樣的軟件架構(gòu)？那么，Arm發(fā)布的軟件架構(gòu)到底是什么呢？
鄧志偉解釋說(shuō)Arm發(fā)布的軟件架構(gòu)包含三個(gè)部分：第一，是SOAFEE——Scalable Open Architecture for Embedded Edge，面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開(kāi)放架構(gòu)，它是一套新的軟件架構(gòu)和開(kāi)源參考實(shí)現(xiàn)，既可滿足汽車的實(shí)時(shí)和安全需求，又能充分利用基于云原生開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)。第二，是一個(gè)能夠執(zhí)行SOAFEE，以及開(kāi)發(fā)各式功能及服務(wù)的硬件參考平臺(tái)。第三，Arm會(huì)成立一個(gè)產(chǎn)業(yè)合作的組織來(lái)持續(xù)完善SOAFEE的設(shè)計(jì)。他指出市面上有非常多的云端的技術(shù)，但Arm在跟車廠和一級(jí)供應(yīng)商溝通的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，其實(shí)很多云技術(shù)都有短板，一些問(wèn)題無(wú)法通過(guò)既有的技術(shù)去解決，因?yàn)橹苯訌臄?shù)據(jù)中心或者從服務(wù)器來(lái)的云技術(shù)是沒(méi)有辦法直接應(yīng)用在汽車產(chǎn)業(yè)中，其中最關(guān)鍵的是功能安全（functional safety）以及實(shí)時(shí)性（real time）的要求，因?yàn)槠囋?00公里甚至是是200公里時(shí)速下高速行駛時(shí)必須要導(dǎo)入功能安全，這對(duì)汽車來(lái)說(shuō)非常重要。同時(shí)它又必須要有實(shí)時(shí)性的要求。過(guò)去雖然在業(yè)界有云原生技術(shù)，但都沒(méi)有把功能安全以及實(shí)時(shí)性需求考慮進(jìn)去。所以SOAFEE的提出最大的貢獻(xiàn)是把在container的技術(shù)中加上混合關(guān)鍵編排器（Mixed Criticality orchestrator），也就是說(shuō)讓整個(gè)云端的云原生技術(shù)的元素能夠加上功能安全及實(shí)時(shí)性特性。“我想這個(gè)是對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)來(lái)講，尤其是車廠來(lái)講非常、是非常重要的。Arm所提出來(lái)的SOAFEE其實(shí)就是特別為汽車定制，把整個(gè)的云端技術(shù)加上汽車產(chǎn)業(yè)的特殊需求來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前在整個(gè)業(yè)界，并沒(méi)有任何一個(gè)其他完整的云端平臺(tái)能滿足這樣的需求。所以SOAFEE是第一個(gè)針對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)真正把云端技術(shù)導(dǎo)入到汽車產(chǎn)業(yè)，滿足汽車產(chǎn)業(yè)的架構(gòu)。”他指出，“為了讓大家盡快地參與其中，我們很高興地宣布，SOAFEE的第一個(gè)版本，已經(jīng)開(kāi)放下載，硬件參考平臺(tái)，也已經(jīng)開(kāi)放預(yù)訂。同時(shí)Arm 以及行業(yè)領(lǐng)先廠商也成立了 SOAFEE 的專家小組 (Special Interest Group) 作為產(chǎn)業(yè)合作的組織。Arm 期望藉由這些新的資源投入，能加速軟件定義汽車的實(shí)現(xiàn)?！?/span>他解釋說(shuō)從Arm的角度來(lái)看，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)軟件定義就是由軟件啟動(dòng)和控制一個(gè)特定的功能，但不只如此，一個(gè)完整的軟件定義還必須包含對(duì)底層硬件的抽象化，從而實(shí)現(xiàn)同樣的軟件在不同的硬件上都能順暢運(yùn)行。另外，軟件定義還必須要能具備不斷升級(jí)和更新的能力，而且，它必須是以云端技術(shù)作為開(kāi)發(fā)和構(gòu)建的基礎(chǔ)。它為什么那么重要呢？因?yàn)樗鼤?huì)為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)非常顯著的益處。
對(duì)于今天Arm發(fā)布的軟件架構(gòu)，他說(shuō)如果一個(gè)汽車的底層架構(gòu)不是Arm處理器里架構(gòu)也可以適用這個(gè)軟件架構(gòu)，整個(gè)SOAFEE項(xiàng)目的目的就是希望能在硬件和軟件的界面做標(biāo)準(zhǔn)化，但并不表示你的硬件的架構(gòu)一定要用Arm的架構(gòu)，“目前有非常多的硬件架構(gòu)可以提供計(jì)算平臺(tái)。既然SOAFEE是一個(gè)開(kāi)源的架構(gòu)，它就必須要涵蓋各種不同硬件、IP的架構(gòu)，只要符合與軟件之間的標(biāo)準(zhǔn)界面，Arm以外的硬件架構(gòu)也是可以在SOAFEE上使用的。”他強(qiáng)調(diào)。另外，他指出Arm的軟件定義汽車是覆蓋從云端到終端的架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)必須要涵蓋所有的應(yīng)用以及服務(wù)，或者說(shuō)它能滿足所有的應(yīng)用以及服務(wù)的需求，其中包括了智能座艙、傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)，甚至包括了輔助駕駛或者是自動(dòng)駕駛。大家熟悉的自動(dòng)駕駛的功能是其中一部分，但整個(gè)軟件架構(gòu)并不只是為了自動(dòng)駕駛而設(shè)計(jì)的。自動(dòng)駕駛的功能很復(fù)雜，所以它可能是在一個(gè)獨(dú)立的container中，也可能需要多個(gè)container組合起來(lái)去執(zhí)行。統(tǒng)一軟件架構(gòu)帶來(lái)的好處他指出統(tǒng)一的軟件架構(gòu)可以大幅度降低車廠及一級(jí)供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)，通過(guò)售后不斷地推出創(chuàng)新的服務(wù)，可以為車廠創(chuàng)造新的營(yíng)收來(lái)源。報(bào)告顯示，軟件定義的實(shí)現(xiàn)可為車廠創(chuàng)造每臺(tái)車多達(dá)2600-7500美金的額外利潤(rùn)。對(duì)IC設(shè)計(jì)及軟件供應(yīng)商而言，他們可以更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，同時(shí)軟件定義也會(huì)讓更多的云端應(yīng)用開(kāi)發(fā)者加入汽車創(chuàng)新的行列。最后，消費(fèi)者也會(huì)更滿意定制化的汽車功能及使用體驗(yàn)。從技術(shù)角度來(lái)看，當(dāng)一個(gè)功能及服務(wù)會(huì)在云端的環(huán)境中開(kāi)發(fā)、測(cè)試及驗(yàn)證時(shí)，這些工作需要借助很多的云端技術(shù)來(lái)完成，Hardware Models 用來(lái)模擬硬件的環(huán)境，container/virtualization提供獨(dú)立的軟件執(zhí)行環(huán)境及虛擬化，CI/CD（Continuous Integration and Continuous Delivery持續(xù)集成 / 持續(xù)交付)負(fù)責(zé)管理應(yīng)用及服務(wù)的更新，編排器（Orchestrator）負(fù)責(zé)配置適當(dāng)?shù)能浻布Y源給每一個(gè)容器 (container)。當(dāng)這個(gè)功能及服務(wù)被放到車中執(zhí)行時(shí)，底層的硬件必須提供好的擴(kuò)充能力以應(yīng)付各式計(jì)算處理需求，同時(shí)要能在一定的功耗下達(dá)到最佳的運(yùn)作性能，也必須提供處理實(shí)時(shí)性，功能安全，及保密的技術(shù)。而Arm所提供的技術(shù)完全能滿足這些要求，因此Arm能夠由終端的IP技術(shù)出發(fā)，來(lái)完善軟件定義汽車的架構(gòu)以及整合產(chǎn)業(yè)鏈中對(duì)于軟件定義汽車的要求。所以軟件定義汽車必須要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)需求：1、軟件必須要具備可移植性，也就是說(shuō)一份軟件要能夠在不同的硬件當(dāng)中去執(zhí)行。2、軟件必須以云端的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)構(gòu)建和升級(jí)，讓整個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本能夠降到最低。3、由于汽車產(chǎn)業(yè)里面的一些特殊的要求，所以軟件定義汽車的軟件必須能夠處理實(shí)時(shí)性、功能安全以及保密的要求。4、軟件必須要去符合開(kāi)放式的架構(gòu)，因?yàn)殚_(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)才能創(chuàng)造更大的生態(tài)系統(tǒng)，讓所有人都能參與其中。Arm相信SOAFEE能夠去滿足所有的這些需求，并且為實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車打下基礎(chǔ)。他指出SOAFEE 是一個(gè)由Arm以及汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商所提出的構(gòu)想，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)投入了實(shí)際資源并得到了實(shí)現(xiàn)。SOAFEE包括兩個(gè)部分：第一，它是一個(gè)軟件架構(gòu)，該架構(gòu)將通過(guò)擴(kuò)增既有的云端技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)于實(shí)時(shí)性及功能安全的特殊要求。值得強(qiáng)調(diào)的是，它也是一個(gè)開(kāi)源的參考實(shí)現(xiàn)。同時(shí)SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)底層硬件的抽象化。
那云原生 (cloud-native) 是如何應(yīng)用在汽車的系統(tǒng)架構(gòu)中的？首先，在汽車端，最底層是硬件計(jì)算平臺(tái)，在此之上是固件 (firmware)，作為系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而在系統(tǒng)軟件之上包括各種的應(yīng)用及服務(wù)，分別在各自獨(dú)立的環(huán)境中運(yùn)行，這個(gè)環(huán)境我們稱為容器(container)。在以云原生 (cloud-native) 為概念運(yùn)行的系統(tǒng)中，這些container是在云端的環(huán)境中開(kāi)發(fā)、測(cè)試及驗(yàn)證，然后，再經(jīng)由一個(gè)編排器（Orchestrator）的軟件模塊，配置適當(dāng)?shù)能浻布Y源給每一個(gè)container中的應(yīng)用與服務(wù)，使它們能夠在汽車中執(zhí)行它們的工作，同時(shí)在云端另一個(gè)CI/CD (持續(xù)集成 / 持續(xù)交付) 的模塊將負(fù)責(zé)管理，應(yīng)用及服務(wù)的更新。SOAFEE是如何以云原生(cloud-native) 的概念為基礎(chǔ)來(lái)滿足軟件定義汽車的需求？首先SOAFEE 是以SystemReady 的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一硬件及固件與系統(tǒng)軟件的接口達(dá)到第一層的抽像化。同時(shí)，SOAFEE以管理程序 (hypervisor) 來(lái)管理不同操作系統(tǒng)之間共享資源的問(wèn)題，同時(shí)以container run time 及 HAL （硬件抽像層，Hardware Abstraction Layer） 作為另一個(gè)層級(jí)的抽像化。在云端，SOAFEE不只會(huì)去構(gòu)建相同的軟件環(huán)境，同時(shí)也會(huì)構(gòu)建虛擬的硬件環(huán)境 Virtual ECU ，以確保云端與終端間的一致性。SOAFEE的另一個(gè)重要的貢獻(xiàn)，就是將編排器 (orchestrator) 改進(jìn)成為能夠處理功能安全及實(shí)時(shí)需求的軟件模塊。綜合這些設(shè)計(jì)，Arm希望SOAFEE能成為推動(dòng)軟件定義汽車的重要里程碑。SOAFEE的第一個(gè)版本的下載地址在這里有興趣的可以下載https://gitlab.arm.com/soafee“這個(gè)版本包含了啟動(dòng)云原生 (cloud-native) 的所有基本模塊，所有相關(guān)的信息都可以在gitlab 的連結(jié)中找到。同時(shí)，我們也成立了專家小組，而且這個(gè)專家小組的會(huì)員在不斷的增加中。”他指出可靠性、安全性、碎片化以及SOAFEE的未來(lái)"很多人擔(dān)心軟件的可靠性和安全性，其實(shí)軟件部分的可靠性和安全性在整個(gè)汽車業(yè)產(chǎn)業(yè)有非常多的標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)Automotive Spice或者是ISO的一些標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這些可靠度還包括整個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程，這些可靠性和安全性是所有的人都必須要遵循的，不管今天是開(kāi)源也好，還是是商業(yè)化這個(gè)軟件的版本也好，都必須去符合這樣的需求?，F(xiàn)在，全球很多領(lǐng)先的車廠和一級(jí)供應(yīng)商都參與了SOAFEE計(jì)劃，我們希望通過(guò)他們加入到專家小組中，我們可以一起鎖定更清楚的軟件需求，這也就是我剛剛在整個(gè)的說(shuō)明中講到的，軟件定義汽車的需求是非常重要的，如移植性，云原生的特性，通過(guò)整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能夠確保整個(gè)軟件部分的可靠性與安全性?！彼赋?，“至于開(kāi)源引發(fā)的碎片化的問(wèn)題，我想如果能夠在一個(gè)比較有共識(shí)的架構(gòu)之下去讓所有參與者能夠發(fā)揮創(chuàng)意和貢獻(xiàn)力量，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生整個(gè)軟件的多樣化，我們?cè)趯＜倚〗M中會(huì)有一個(gè)商業(yè)化的機(jī)制，讓整個(gè)開(kāi)源軟件變成多樣化，而不是碎片化，這個(gè)部分需要持續(xù)跟產(chǎn)業(yè)界的合作伙伴一起來(lái)共同解決和管理的這個(gè)問(wèn)題?！?/span>他表示軟件定義汽車的愿景必須靠產(chǎn)業(yè)的密切合作才能達(dá)成。Arm愿意以一己之力促成這個(gè)合作。這項(xiàng)計(jì)劃目前已經(jīng)得到非常多的公司回應(yīng)及參與，其中有車廠、一級(jí)供應(yīng)商 (Tier 1)、硬件及軟件生態(tài)系統(tǒng)伙伴，我們期望借這個(gè)發(fā)布能夠讓更多公司加入SOAFEE專家小組，共同為打造軟件定義汽車的未來(lái)貢獻(xiàn)力量。
他表示為了讓更多的開(kāi)發(fā)者能夠加入SOAFEE的行列，Arm與Ampere 及ADLink（凌華科技）合作設(shè)計(jì)了一個(gè)具備擴(kuò)充功能及高性能的硬件參考平臺(tái)。通過(guò)SOAFEE與這個(gè)硬件參考平臺(tái)的結(jié)合，開(kāi)發(fā)者可以在這個(gè)系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)及試作各種應(yīng)用及服務(wù)，例如座艙系統(tǒng)，駕駛輔助系統(tǒng)，甚至自駕功能。目前有二個(gè)不同用途的硬件參考平臺(tái)：一個(gè)是工程開(kāi)發(fā)平臺(tái) ADLink AVA Developer Platform，另一個(gè)是可以聯(lián)結(jié)車載系統(tǒng)的實(shí)車測(cè)試用平臺(tái)ADLink AVA-AP1。二者都具備三個(gè)高速的擴(kuò)充接口，用來(lái)增加不同目地的處理器，例如GPU ，或ML加速器等。他特別指出縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間不僅是對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)，而且對(duì)整個(gè)汽車的供應(yīng)鏈都有非常大的影響。傳統(tǒng)的整個(gè)開(kāi)發(fā)流程大約需要三到四年，其中最大的問(wèn)題是IC的性能非常可能無(wú)法跟上應(yīng)用及服務(wù)的需求，因?yàn)檫@個(gè)IC的規(guī)格是三到四年前定義的。而Arm提出的解決方式就是在 IC 規(guī)格定案之前，通過(guò) SOAFEE及硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，來(lái)決定應(yīng)用及服務(wù)的計(jì)算需求，如此一來(lái)，不只可以降低規(guī)格不合的風(fēng)險(xiǎn)，也可以縮短整個(gè)開(kāi)發(fā)時(shí)程?！?span style="text-size-adjust: 100%; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; font-family: mp-quote, -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">這個(gè)改變對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)講都是一個(gè)非常重要的貢獻(xiàn)?！彼偨Y(jié)說(shuō)?！捌嚠a(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)關(guān)鍵拐點(diǎn)，硬件的計(jì)算架構(gòu)及軟件功能為了因應(yīng)市場(chǎng)需求 只會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜。軟件定義的技術(shù)能夠解決這些復(fù)雜問(wèn)題所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，同時(shí)又能帶來(lái)更多的創(chuàng)意，更有效率的開(kāi)發(fā)及更多的生意機(jī)會(huì)?！?/span>
