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，一直以來，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，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)表時間：2021-09-24 14:29作者：張國斌
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，一直以來，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，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！
“消費者對汽車的需求越來越多，比如聯(lián)網(wǎng)功能、高品質(zhì)人機界面功能、自動輔助駕駛功能、以及電力系統(tǒng)性能提升等。這些復雜的功能和服務已經(jīng)沒有辦法由傳統(tǒng)分散式ECU及MCU系統(tǒng)架構(gòu)來完成，因此，在硬件方面，集中式計算平臺將會是未來的主流?！盇rm 汽車和物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部亞太區(qū)合作伙伴關(guān)系高級總監(jiān)鄧志偉 Simon Teng在發(fā)布會上指出，“同時，隨著實現(xiàn)這些的復雜功能的軟件也越來越復雜，利用云原生技術(shù)去改進軟件的開發(fā)、構(gòu)建、管理、更新的效率會變得越來越重要，因為軟件開發(fā)和維護的成本會變得非常高。其次，我們會看到產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的趨勢，對于車廠和一級供應商方面來說，他們都認識到隨著汽車硬件和軟件越來越復雜、越來越先進，他們必須掌握更多的軟件與硬件的技術(shù)才能滿足市場的需求，從而創(chuàng)造自己的價值。”他進一步表示目前車廠和一級供應商在軟件開發(fā)方面不斷投入，甚至去主導IC設(shè)計，這些改變在過去是很難想像的。總體來看，車廠跟一級供應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)有一個統(tǒng)一的軟件定義汽車的平臺作為大家開發(fā)的基礎(chǔ)，讓大家在這個統(tǒng)一的平臺上去進行差異化功能和服務開發(fā)，則將會使所有產(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和滿足產(chǎn)業(yè)的需求。
“汽車產(chǎn)業(yè)正處于一個關(guān)鍵拐點，整個硬件架構(gòu)從分散性轉(zhuǎn)為集中式，整個軟件開發(fā)也從在傳統(tǒng)汽車嵌入式軟件開發(fā)，變得越來越復雜，必須要找到一個合適的方法來管理和開發(fā)，所以云原生的概念也被引入。同時，因為新能源車和電動化的趨勢，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。在這個結(jié)構(gòu)性改變的過程中，最好是從硬件和軟件甚至從整個系統(tǒng)的架構(gòu)去考慮，是不是該有一個更好的架構(gòu)或者是有一個更好的技術(shù)能夠一步到位地去做根本的改變，以符合汽車產(chǎn)業(yè)演進的未來。最近在國內(nèi)出現(xiàn)很多新能源車車廠，自動駕駛車技術(shù)導入也非常蓬勃，我們認為此時進入是一個對的時間點，去導入新的技術(shù)、新的觀念，爭取對汽車產(chǎn)業(yè)的未來做出貢獻。因為有了產(chǎn)業(yè)變化的背景，所以我們認為在這個時候提出用軟件定義汽車的概念，同時提出能夠?qū)崿F(xiàn)它的具體方法，是非常好的時間點?！彼俅螐娬{(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Arm發(fā)布的軟件架構(gòu)包含三個部分：第一，是SOAFEE——Scalable Open Architecture for Embedded Edge，面向嵌入式邊緣的可擴展開放架構(gòu)，它是一套新的軟件架構(gòu)和開源參考實現(xiàn)，既可滿足汽車的實時和安全需求，又能充分利用基于云原生開發(fā)的優(yōu)勢。第二，是一個能夠執(zhí)行SOAFEE，以及開發(fā)各式功能及服務的硬件參考平臺。第三，Arm會成立一個產(chǎn)業(yè)合作的組織來持續(xù)完善SOAFEE的設(shè)計。他指出市面上有非常多的云端的技術(shù)，但Arm在跟車廠和一級供應商溝通的時候發(fā)現(xiàn)，其實很多云技術(shù)都有短板，一些問題無法通過既有的技術(shù)去解決，因為直接從數(shù)據(jù)中心或者從服務器來的云技術(shù)是沒有辦法直接應用在汽車產(chǎn)業(yè)中，其中最關(guān)鍵的是功能安全（functional safety）以及實時性（real time）的要求，因為汽車在100公里甚至是是200公里時速下高速行駛時必須要導入功能安全，這對汽車來說非常重要。同時它又必須要有實時性的要求。過去雖然在業(yè)界有云原生技術(shù)，但都沒有把功能安全以及實時性需求考慮進去。所以SOAFEE的提出最大的貢獻是把在container的技術(shù)中加上混合關(guān)鍵編排器（Mixed Criticality orchestrator），也就是說讓整個云端的云原生技術(shù)的元素能夠加上功能安全及實時性特性。“我想這個是對于汽車產(chǎn)業(yè)來講，尤其是車廠來講非常、是非常重要的。Arm所提出來的SOAFEE其實就是特別為汽車定制，把整個的云端技術(shù)加上汽車產(chǎn)業(yè)的特殊需求來實現(xiàn)。目前在整個業(yè)界，并沒有任何一個其他完整的云端平臺能滿足這樣的需求。所以SOAFEE是第一個針對汽車產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)真正把云端技術(shù)導入到汽車產(chǎn)業(yè)，滿足汽車產(chǎn)業(yè)的架構(gòu)?！彼赋觯?span style="font-size: 16px; text-size-adjust: 100%; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%;">為了讓大家盡快地參與其中，我們很高興地宣布，SOAFEE的第一個版本，已經(jīng)開放下載，硬件參考平臺，也已經(jīng)開放預訂。同時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現(xiàn)?！?/span>他解釋說從Arm的角度來看，簡單來說軟件定義就是由軟件啟動和控制一個特定的功能，但不只如此，一個完整的軟件定義還必須包含對底層硬件的抽象化，從而實現(xiàn)同樣的軟件在不同的硬件上都能順暢運行。另外，軟件定義還必須要能具備不斷升級和更新的能力，而且，它必須是以云端技術(shù)作為開發(fā)和構(gòu)建的基礎(chǔ)。它為什么那么重要呢？因為它會為整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來非常顯著的益處。
對于今天Arm發(fā)布的軟件架構(gòu)，他說如果一個汽車的底層架構(gòu)不是Arm處理器里架構(gòu)也可以適用這個軟件架構(gòu)，整個SOAFEE項目的目的就是希望能在硬件和軟件的界面做標準化，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)可以提供計算平臺。既然SOAFEE是一個開源的架構(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準界面，Arm以外的硬件架構(gòu)也是可以在SOAFEE上使用的?！彼麖娬{(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)，這個架構(gòu)必須要涵蓋所有的應用以及服務，或者說它能滿足所有的應用以及服務的需求，其中包括了智能座艙、傳統(tǒng)的導航系統(tǒng)，甚至包括了輔助駕駛或者是自動駕駛。大家熟悉的自動駕駛的功能是其中一部分，但整個軟件架構(gòu)并不只是為了自動駕駛而設(shè)計的。自動駕駛的功能很復雜，所以它可能是在一個獨立的container中，也可能需要多個container組合起來去執(zhí)行。他指出統(tǒng)一的軟件架構(gòu)可以大幅度降低車廠及一級供應商的開發(fā)成本，同時，通過售后不斷地推出創(chuàng)新的服務，可以為車廠創(chuàng)造新的營收來源。報告顯示，軟件定義的實現(xiàn)可為車廠創(chuàng)造每臺車多達2600-7500美金的額外利潤。對IC設(shè)計及軟件供應商而言，他們可以更好地實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，同時軟件定義也會讓更多的云端應用開發(fā)者加入汽車創(chuàng)新的行列。最后，消費者也會更滿意定制化的汽車功能及使用體驗。從技術(shù)角度來看，當一個功能及服務會在云端的環(huán)境中開發(fā)、測試及驗證時，這些工作需要借助很多的云端技術(shù)來完成，Hardware Models 用來模擬硬件的環(huán)境，container/virtualization提供獨立的軟件執(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)負責管理應用及服務的更新，編排器（Orchestrator）負責配置適當?shù)能浻布Y源給每一個容器 (container)。當這個功能及服務被放到車中執(zhí)行時，底層的硬件必須提供好的擴充能力以應付各式計算處理需求，同時要能在一定的功耗下達到最佳的運作性能，也必須提供處理實時性，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)，來完善軟件定義汽車的架構(gòu)以及整合產(chǎn)業(yè)鏈中對于軟件定義汽車的要求。1、軟件必須要具備可移植性，也就是說一份軟件要能夠在不同的硬件當中去執(zhí)行。2、軟件必須以云端的技術(shù)來開發(fā)構(gòu)建和升級，讓整個軟件的開發(fā)和維護成本能夠降到最低。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時性、功能安全以及保密的要求。4、軟件必須要去符合開放式的架構(gòu)，因為開放式的標準才能創(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，并且為實現(xiàn)軟件定義汽車打下基礎(chǔ)。他指出SOAFEE 是一個由Arm以及汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導廠商所提出的構(gòu)想，這個項目已經(jīng)投入了實際資源并得到了實現(xiàn)。SOAFEE包括兩個部分：第一，它是一個軟件架構(gòu)，該架構(gòu)將通過擴增既有的云端技術(shù)，來實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)對于實時性及功能安全的特殊要求。值得強調(diào)的是，它也是一個開源的參考實現(xiàn)。同時SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 開放標準為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)底層硬件的抽象化。
那云原生 (cloud-native) 是如何應用在汽車的系統(tǒng)架構(gòu)中的？首先，在汽車端，最底層是硬件計算平臺，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用及服務，分別在各自獨立的環(huán)境中運行，這個環(huán)境我們稱為容器(container)。在以云原生 (cloud-native) 為概念運行的系統(tǒng)中，這些container是在云端的環(huán)境中開發(fā)、測試及驗證，然后，再經(jīng)由一個編排器（Orchestrator）的軟件模塊，配置適當?shù)能浻布Y源給每一個container中的應用與服務，使它們能夠在汽車中執(zhí)行它們的工作，同時在云端另一個CI/CD (持續(xù)集成 / 持續(xù)交付) 的模塊將負責管理，應用及服務的更新。SOAFEE是如何以云原生(cloud-native) 的概念為基礎(chǔ)來滿足軟件定義汽車的需求？首先SOAFEE 是以SystemReady 的開放標準來統(tǒng)一硬件及固件與系統(tǒng)軟件的接口達到第一層的抽像化。同時，SOAFEE以管理程序 (hypervisor) 來管理不同操作系統(tǒng)之間共享資源的問題，同時以container run time 及 HAL （硬件抽像層，Hardware Abstraction Layer） 作為另一個層級的抽像化。在云端，SOAFEE不只會去構(gòu)建相同的軟件環(huán)境，同時也會構(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的另一個重要的貢獻，就是將編排器 (orchestrator) 改進成為能夠處理功能安全及實時需求的軟件模塊。綜合這些設(shè)計，Arm希望SOAFEE能成為推動軟件定義汽車的重要里程碑。SOAFEE的第一個版本的下載地址在這里有興趣的可以下載https://gitlab.arm.com/soafee“這個版本包含了啟動云原生 (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，我們也成立了專家小組，而且這個專家小組的會員在不斷的增加中。”他指出"很多人擔心軟件的可靠性和安全性，其實軟件部分的可靠性和安全性在整個汽車業(yè)產(chǎn)業(yè)有非常多的標準，比如說Automotive Spice或者是ISO的一些標準。當然，這些可靠度還包括整個軟件的開發(fā)過程，這些可靠性和安全性是所有的人都必須要遵循的，不管今天是開源也好，還是是商業(yè)化這個軟件的版本也好，都必須去符合這樣的需求?，F(xiàn)在，全球很多領(lǐng)先的車廠和一級供應商都參與了SOAFEE計劃，我們希望通過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的說明中講到的，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，通過整個標準能夠確保整個軟件部分的可靠性與安全性?！彼赋?，“至于開源引發(fā)的碎片化的問題，我想如果能夠在一個比較有共識的架構(gòu)之下去讓所有參與者能夠發(fā)揮創(chuàng)意和貢獻力量，勢必會產(chǎn)生整個軟件的多樣化，我們在專家小組中會有一個商業(yè)化的機制，讓整個開源軟件變成多樣化，而不是碎片化，這個部分需要持續(xù)跟產(chǎn)業(yè)界的合作伙伴一起來共同解決和管理的這個問題?！?/span>他表示軟件定義汽車的愿景必須靠產(chǎn)業(yè)的密切合作才能達成。Arm愿意以一己之力促成這個合作。這項計劃目前已經(jīng)得到非常多的公司回應及參與，其中有車廠、一級供應商 (Tier 1)、硬件及軟件生態(tài)系統(tǒng)伙伴，我們期望借這個發(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貢獻力量。
他表示為了讓更多的開發(fā)者能夠加入SOAFEE的行列，Arm與Ampere 及ADLink（凌華科技）合作設(shè)計了一個具備擴充功能及高性能的硬件參考平臺。通過SOAFEE與這個硬件參考平臺的結(jié)合，開發(fā)者可以在這個系統(tǒng)中開發(fā)及試作各種應用及服務，例如座艙系統(tǒng)，駕駛輔助系統(tǒng)，甚至自駕功能。目前有二個不同用途的硬件參考平臺：一個是工程開發(fā)平臺 ADLink AVA Developer Platform，另一個是可以聯(lián)結(jié)車載系統(tǒng)的實車測試用平臺ADLink AVA-AP1。二者都具備三個高速的擴充接口，用來增加不同目地的處理器，例如GPU ，或ML加速器等。他特別指出縮短開發(fā)時間不僅是對軟件的開發(fā)，而且對整個汽車的供應鏈都有非常大的影響。傳統(tǒng)的整個開發(fā)流程大約需要三到四年，其中最大的問題是IC的性能非常可能無法跟上應用及服務的需求，因為這個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 SOAFEE及硬件開發(fā)平臺，來決定應用及服務的計算需求，如此一來，不只可以降低規(guī)格不合的風險，也可以縮短整個開發(fā)時程。“這個改變對整個產(chǎn)業(yè)鏈來講都是一個非常重要的貢獻?！彼偨Y(jié)說?！捌嚠a(chǎn)業(yè)正處于一個關(guān)鍵拐點，硬件的計算架構(gòu)及軟件功能為了因應市場需求 只會變得越來越復雜。軟件定義的技術(shù)能夠解決這些復雜問題所帶來的挑戰(zhàn)，同時又能帶來更多的創(chuàng)意，更有效率的開發(fā)及更多的生意機會?！?/span>
