電子發燒友App
01 什么是 Adaptive AUTOSAR？
Adaptive AUTOSAR是一種新的汽車軟件框架，旨在滿足現代汽車行業中不斷增長的技術需求。隨著汽車變得越來越智能，對處理器的性能要求也在不斷增長。Adaptive AUTOSAR旨在通過提供高性能計算和通信機制以及靈活的軟件配置來滿足這些需求，為車聯網和遠程診斷、自動駕駛汽車鋪平道路。
Adaptive AUTOSAR為新應用程序（如高度自動駕駛、V2X、OTA軟件更新或車輛作為物聯網的一部分）提供了支持，這些應用程序對下一代ECU的軟件平臺提出了全新的要求。它支持客戶應用程序的動態部署，為需要高端計算能力的應用程序提供環境，并以平滑的方式連接深度嵌入式和非AUTOSAR系統，同時保留典型的深度嵌入式系統功能，如安全性、確定性和實時能力?？傊?，Adaptive AUTOSAR正在成為未來汽車ECU不可或缺的一部分。
來自AUTOSAR官方文檔
圖示是最新AP R22-11標準，相較以往版本，新版本AP平臺在CAN、防火墻、面向服務車輛診斷等技術方面做了新增或改進。R22-11版本新增了入侵檢測系統管理和防火墻功能模塊等。
02 為什么需要Adaptive AUTOSAR？
汽車行業的電子電氣架構需要統一標準和靈活性，主要是為了提高開發效率、降低成本并支持創新。
統一標準可以促進不同供應商之間的互操作性、可復用性，使得汽車制造商能夠更容易地集成來自不同供應商的組件。這有助于降低開發成本，縮短開發時間，并提高產品質量。
靈活性則可以支持汽車制造商快速響應市場需求，開發新功能和創新產品。隨著汽車行業的快速發展，汽車制造商需要能夠快速適應新技術和新標準，靈活性可以幫助他們更快地推出新產品。
因此，統一標準和靈活性對于汽車行業的電子電氣架構至關重要。
不使用Adaptive AUTOSAR行不行？
可以不用Adaptive AUTOSAR，但是必須得有統一的電子電氣軟件架構，這對軟件通用性，可移植性，穩定性非常重要。軟件最重要的價值在于通用性:
- 靈活的軟件配置，支持運行時軟件更新（OTA），可以實現更快的功能迭代和改進。
- 面向服務的通信，提供了一系列標準化的服務接口和協議，用于實現各種汽車應用程序之間的通信和交互。
- 多協議和多硬件平臺支持，可以根據實際需求選擇最適合的通信協議和硬件平臺。
- 標準化開發，提供了一系列標準化的API和協議，使得開發人員可以輕松地進行應用程序的集成和部署。
特斯拉沒采用AUTOSAR，他們是怎么解決基礎軟件問題的？
特斯拉沒有采用AUTOSAR標準，而是采用了自主研發的基礎軟件和操作系統。他們是通過以下幾種方式解決基礎軟件問題的：
1、自主開發， 即特斯拉自己設計和編寫了車輛的基礎軟件和操作系統，包括車載電腦、攝像頭、傳感器、控制器等的軟件1。這種方式要求特斯拉具備強大的軟件研發能力和創新能力，同時也面臨著技術風險和維護成本。
2、利用開源 ，即特斯拉利用了開源社區的資源和貢獻，使用了一些開源的軟件組件和工具，例如Linux內核、Qt框架、TensorFlow框架等。這種方式要求特斯拉遵守開源協議和規范，同時也需要與開源社區保持良好的溝通和合作。
3、第三方工具 ，即特斯拉借助了一些第三方的軟件工具和平臺，例如TeslaFi、TeslaMate、Tezlab等。這些工具可以提供一些額外的功能和服務，例如數據統計、行程記錄、車輛控制等。
這種方式要求特斯拉與第三方工具提供者建立信任和合作關系，同時也需要保證車輛的安全性和隱私性。
03 AUTOSAR CP and AP的對比
Adaptive Autosar與Classic Autosar相比，雖實時性要求有所降低，但在保證一定功能安全等級的基礎上，大大提高了對高性能處理能力的支持，如自動駕駛，引入了特別復雜、對計算資源要求很高的軟件，同時還必須遵守完整性、安全性要求。這些軟件實現了環境感知、行為規劃、和后端系統集成等功能。在車輛的生命周期內，軟件要不斷升級，不斷磨合，進行功能改進。
1、CP和AP不是為了誰取代誰，而是針對不同的應用領域和不同的功能安全要求相輔相成。
2、CP和AP都在持續開發和完善中
3、具有共同的基礎并獨立發布
AUTOSAR CP與 AP 有什么差異？
AP AUTOSAR是一種新的汽車軟件平臺，它可以適應未來的高性能計算和自動駕駛的需求。它與傳統的CP AUTOSAR有很多不同之處，下面我簡單地介紹一下：
1、AP AUTOSAR是基于服務的架構，而CP AUTOSAR是基于組件的架構 。這意味著AP AUTOSAR的應用程序可以動態地連接和使用不同的服務，而不需要預先定義好接口和配置。CP AUTOSAR的應用程序則需要在編譯時確定好組件之間的連接和通信方式。
2、AP AUTOSAR使用POSIX操作系統，而CP AUTOSAR使用OSEK操作系統。 這意味著AP AUTOSAR可以運行在更多種類的硬件平臺上，也可以利用現有的POSIX兼容的軟件庫和工具。CP AUTOSAR則需要專門為OSEK開發和優化軟件。
3、AP AUTOSAR支持多核處理器，而CP AUTOSAR通常運行在單核處理器。 這意味著AP AUTOSAR可以充分利用多核處理器的并行計算能力，提高性能和效率。CP AUTOSAR則需要通過分時調度或者分布式系統來實現多任務處理，（通常一次只運行一個程序）。
4、AP AUTOSAR支持網絡管理和更新配置管理，而CP AUTOSAR不完全支持。 這意味著AP AUTOSAR可以在運行時動態地管理網絡拓撲和節點狀態，也可以遠程地更新和配置軟件。CP AUTOSAR則需要在啟動時確定好網絡結構和節點功能，也需要通過物理介質來更新和配置軟件。
5、AP AUTOSAR通常運行在SOC之上，而CP通常運行在MCU上。 這意味著AP的硬件主頻相對較高，使用POSIX操作系統，支持多進程的程序。基于AP開發的ECU具有更加智能、更大的計算力（基于SOA架構使得AP能夠支持多核并行處理）擁有更好的兼容性，功能服務化，接口統一化。更容易實現基于以太網的SOA通信，適合無線，遠程，云連接以及部署V2X應用。而CP使用RTOS操作系統是以task的形式，類似于多線程，它運行不了多進程的程序，功耗更低。
6、雖然C語言是嵌入式系統的主要編程語言，具有執行速度快、效率高的特點；但是在性能要求非常高的復雜應用和算法開發上（如機器學習、圖像特征識別等）具有面向對象特性的C++顯然比C更具有優勢。 另外CP和AP的軟件架構也是不一樣的。
SOA就是一種面向服務的架構，它是一種粗粒度，松耦合的服務架構。服務之間通過簡單精確定義的接口進行通信，不涉及底層通信接口和通信模型，大幅增強了軟件的可復用性。
現有的Linux是一個通用的操作系統，是按照分時系統設計的，進程調度強調平衡各進程之間的響應時間來保證公平的CPU時間占用，以獲得最大的整體性能，這也正是通用操作系統的設計原則。
雖然在后來的2.6版本開始，加入了內核搶占的功能，使它的實時性得到了提升，在某種程度上具備了軟實時的能力。
AUTOSAR經典平臺適用于嵌入式系統，通過RTE為基礎軟件和應用軟件提供了基礎的應用環境資源池以及API，對外接口封裝成RTE的形式，主要目的有兩個：
- 一個是實現接口的并發訪問，由系統來保證接口調用在多核場景下不發生沖突。
- 另一個是通過注冊之后，代碼生成工具可以控制每個模塊能夠訪問的接口，在整個的邏輯上更加清晰，最終實現軟硬件的分層解耦，實現軟件在不同平臺上的復用。
CP AUTOSAR和AP AUTOSAR的優缺點是什么？
CP AUTOSAR和AP AUTOSAR都是AUTOSAR標準的兩種變體，分別適用于不同的應用場景和需求。它們各有優缺點，下面簡要地總結一下：
CP AUTOSAR的優點是：
- 適合于深度嵌入式的電子控制單元（ECU），如車身控制、底盤控制、動力系統等，可以滿足實時性、可靠性、安全性等方面的要求。
- 采用了虛擬功能總線（VFB）的概念，實現了應用層軟件組件與基礎軟件層服務的解耦，支持硬件無關的軟件開發。
- 標準化程度高，規范了詳細的接口和配置方法，便于不同廠商之間的軟件互操作和重用。
CP AUTOSAR的缺點是：
- 基于C語言開發，面向過程，不支持面向對象和泛型等高級特性。
- 基于OSEK操作系統，需要專門為OSEK開發和優化軟件，不能利用現有的POSIX兼容的軟件庫和工具。
- 只支持單核處理器，不能充分利用多核處理器的并行計算能力。
- 采用基于信號的靜態配置通信方式，需要在編譯時確定好組件之間的連接和通信方式，不支持動態地管理網絡拓撲和節點狀態。
- 不支持動態更新和配置軟件，需要通過物理介質來更新和配置軟件，不能適應外部系統的變化。
AP AUTOSAR的優點是：
- 適合于高性能計算和自動駕駛等應用場景，如環境感知、行為規劃、車輛與外部系統的集成等，可以提供更強大的功能和靈活性。
- 基于C++語言開發，面向對象，支持泛型、模板、多態等高級特性。
- 基于POSIX操作系統，可以運行在多種硬件平臺上，也可以利用現有的POSIX兼容的軟件庫和工具。
- 支持多核處理器，可以充分利用多核處理器的并行計算能力，提高性能和效率。
- 采用基于服務的動態通信方式，可以在運行時動態地連接和使用不同的服務，不需要預先定義好接口和配置。
- 支持網絡管理和更新配置管理，可以在運行時動態地管理網絡拓撲和節點狀態，也可以遠程地更新和配置軟件。
AP AUTOSAR的缺點是：
- 標準化程度低，只規定了一些API和語義，并沒有詳細地規范每個服務或組件的實現方式，導致不同廠商之間的軟件互操作性和重用性較差。
- 面向服務的架構增加了通信開銷和復雜度，需要更高帶寬和更好的網絡管理能力。
- 動態更新和配置軟件可能帶來安全性和穩定性方面的風險，需要更嚴格的驗證和測試方法。
CP AUTOSAR與AP AUTOSAR的分層架構
CP AUTOSAR規范主要包括分層架構、方法論和應用接口三個部分。其中，分層架構是實現軟硬件分離的關鍵，它讓ECU軟件開發和驗證擺脫了對硬件系統的依賴，在CP AUTOSAR分層架構中，從上到下分別為：
基礎軟件層又可分為四層：包括服務層、ECU 抽象層、微控制器抽象層和復雜驅動。各層又由一系列基礎軟件組件構成，包括系統服務、存儲服務、通信服務等，它們主要用于提供標準化的基礎軟件服務。
為保證上層與下層的無關性，通常每層只能使用下一層所提供的接口，并向上一層提供相應的接口。BSW是可配置的，并且可以被多個產品線的ECU重復使用
從整體上來看AP的架構也是分層的，AP AUTOSAR構建在POSIX操作系統之上，由不同的功能模塊組成，這些模塊被劃分在服務模塊和基礎模塊。
AUTOSAR Adaptive Platform的基本構成包括以下幾個方面：
1、應用程序層（Application Layer） ：是AUTOSAR Adaptive Platform中的最高層，它包括了所有的應用程序組件。應用程序層通過服務層和運行時層與其他組件進行通信和協作，以實現整個應用程序的功能。
2、AP中間層 ：供了一系列的標準化服務，例如通信服務、診斷服務、存儲服務等。這些服務為應用程序組件提供了一些基本的功能和接口，以便它們能夠相互通信和協作。這些組件和服務為應用程序組件提供了一個運行環境，以便它們能夠在AUTOSAR Adaptive Platform中運行。
3、操作系統層（Operating System Layer） ：AUTOSAR Adaptive Platform使用基于POSIX標準的操作系統，例如Linux或QNX。操作系統層提供了一些基本的操作系統服務和驅動程序，例如內存管理、進程管理、文件系統、網絡協議棧、設備驅動程序等。這些服務和驅動程序為運行時層和應用程序層提供了底層的支持。
4、硬件抽象層（Hardware Abstraction Layer） ：硬件抽象層提供了一個通用的硬件接口，以便AUTOSAR Adaptive Platform可以在不同的硬件平臺上運行。硬件抽象層將硬件平臺與操作系統層和運行時層分開，以便AUTOSAR Adaptive Platform可以在不同的硬件平臺上進行移植和擴展。
這些組件通過標準化的接口進行通信和協作，以實現整個AUTOSAR Adaptive Platform的功能。
04 車企為什么往往自研AP AUTOSAR?
車企自主開發基于AP AUTOSAR標準的軟件平臺，而不使用第三方提供的AP AUTOSAR中間件，有以下優缺點：
優點：
可以實現軟件的自主可控 ，不受第三方的限制和影響，可以根據自身的需求和特色進行定制和優化，提升軟件的競爭力和創新力。例如，華為自研AP AUTOSAR可以結合自研微控制器芯片，實現軟硬件垂直整合優化，提高質量和安全性。
可能可以降低成本和風險 ，避免購買第三方提供的AP AUTOSAR中間件所需的昂貴的費用，也避免因為第三方的技術問題或者合作變化而導致的項目延誤或失敗。例如，特斯拉自研了基于Linux開發的實時操作系統，而不使用AP AUTOSAR中間件。
可以適應未來的軟件定義汽車的需求，提供更強大的功能和靈活性 。AP AUTOSAR是一種面向高性能計算和自動駕駛等應用場景的軟件平臺，它提供了基于服務的動態通信方式，支持網絡管理和更新配置管理，以及POSIX操作系統和多核處理器等特性。
缺點：
需要投入更多的人力物力 ，建立自己的軟件開發團隊和工具鏈，承擔更多的技術難題和挑戰。
需要與第三方進行更多的溝通和協調 ，保證軟件的互操作性和兼容性，遵循相關的技術標準和規范。
需要承擔更多的責任和風險 ，保證軟件的質量和安全性，通過相關的驗證和測試方法。
05 汽車行業是否會誕生廣義的操作系統？
各大車企都在研發自己的OEM.OS，是否有機會誕生標準化的廣義汽車操作系統？
車載OS是車企與用戶交互的重要窗口 ，它的好與壞直接影響到產品的競爭力和創新力。
車載OS是實現軟件定義汽車和智能網聯駕駛的基礎和核心 ，它可以提供整車及部件感知、規劃、控制等功能框架，并支持多樣化的應用和服務。
自主研發車載OS可以實現軟件的自主可控 ，不受第三方的限制和影響，可以根據自身的需求和特色進行定制和優化，提升軟件的安全性和靈活性。
自主研發車載OS可以降低成本和風險 ，避免購買第三方提供的車載OS所需的昂貴的費用，也避免因為第三方的技術問題或者合作變化而導致的項目延誤或失敗。
目前，車載OS主要分為安全車載操作系統、智能駕駛操作系統和智能座艙操作系統三類。不同類別的車載OS有不同的技術特點和應用場景，也面臨著不同的標準化需求和價值。
一般來說，安全車載操作系統對實時性和安全性要求極高，生態發展已趨于成熟，標準化程度較高；智能駕駛操作系統對安全性和可靠性要求較高，同時對性能和運算能力的要求也較高，生態尚未完備，標準化程度較低；
智能座艙操作系統對實時性和可靠性要求并不嚴苛，但需要支持多樣化的應用和服務，并且具有豐富的生態資源，標準化程度中等。
目前，汽車行業還沒有出現一個統一的標準化的廣義汽車操作系統，不同的車企和供應商都有自己的軟件平臺和解決方案，導致軟件的互操作性和重用性較差，也增加了維護和更新的復雜度。但是，隨著汽車軟件定義化、智能化、網聯化的趨勢，標準化的廣義汽車操作系統的需求和價值也越來越明顯。是否有機會誕生標準化的廣義汽車操作系統，并沒有一個確定的答案。這取決于各大車企在不同領域的技術路線、合作意愿、市場策略以及相關技術標準和規范的制定和推廣等多方面因素。目前看來：
在安全車載操作系統領域，已經有了AUTOSAR等成熟的標準體系；
在智能駕駛操作系統領域，還沒有形成統一的標準體系，但也有一些行業組織在推動相關工作；
在智能座艙操作系統領域，由于應用和服務的多樣性和個性化需求較強，標準化可能更難實現。
工商網監
評論