芯耀
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隨著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(jī)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(fù)雜的功能和服務(wù)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。同時，隨著實現(xiàn)這些復(fù)雜功能的軟件越來越復(fù)雜，利用云原生技術(shù)去改進(jìn)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(hù)的成本會變得非常高。
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此外，從汽車產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，如上所述，不管是汽車硬件還是軟件都在變得越來越復(fù)雜，因此對于車廠和tier1來說，只有掌握更多的軟件與硬件技術(shù)才能滿足市場的需求，從而創(chuàng)造自己的價值。于是他們不斷加大軟件方面的投入，甚至去主導(dǎo)IC的設(shè)計。但是，經(jīng)過一段時間后，我們會發(fā)現(xiàn)，車廠和tier1在軟硬件方面的投入其實是有共集的，這樣不免降低整個產(chǎn)業(yè)投資的效率。
“如果能夠有一個統(tǒng)一的軟件定義汽車平臺作為大家開發(fā)的基礎(chǔ)，讓大家在這個統(tǒng)一的平臺上去進(jìn)行差異化功能和服務(wù)的開發(fā)，將會使所有產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)和用戶受益。”這是汽車產(chǎn)業(yè)鏈的共同需求，也是Arm發(fā)布全新的軟件架構(gòu)SOAFEE的主要原因。
SOAFEE是什么？
在解釋SOAFEE是什么前，我們先來了解一下軟件定義汽車的基本條件，大抵可以概括為以下4條。
第一點：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(dāng)中去執(zhí)行。
第二點：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(hù)成本能夠降到最低。
第三點：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。
第四點：軟件必須要符合開放式的架構(gòu)，因為開放式的標(biāo)準(zhǔn)才能創(chuàng)造更大的生態(tài)系統(tǒng)。
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SOAFEE就是一套能夠滿足以上條件，并能為軟件定義汽車打下基礎(chǔ)的一套軟件架構(gòu)。從字面的意思來看，SOAFEE是英文Scalable Open Architecture For Embedded Edge的縮寫，中文譯為面向嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)。
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(kuò)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)底層硬件的抽象化。
SOAFEE有什么用？
對車廠及一級供應(yīng)商來說，采用SOAFEE后的軟件開發(fā)成本會大幅降低，同時，通過售后不斷地推出創(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(dá)2600-7500美金的額外利潤。對IC設(shè)計及軟件供應(yīng)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(yīng)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。
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從技術(shù)的角度來看，SOAFEE是以云原生(cloud-native) 的概念為基礎(chǔ)來滿足軟件定義汽車的需求的，那什么是云原生呢？
首先，在汽車端的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(yīng)用及服務(wù)，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(dāng)?shù)能浻布Y源給每一個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，同時在云端另一個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。
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而SOAFEE就是以SystemReady的開放標(biāo)準(zhǔn)來統(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，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(xiàn)，就是將編排器 (orchestrator) 改進(jìn)成為能夠處理功能安全及實時需求的軟件模塊。
SOAFEE有何特色？
眾所周知，對比自動駕駛L2+，L3主要是在安全冗余方面做了很多功課。而SOAFEE作為面向未來的架構(gòu)設(shè)計，安全問題是重中之重，也是其產(chǎn)品特色之一。
對于SOAFEE架構(gòu)解決方案，或者是軟件定義汽車架構(gòu)來講，為什么要把每一個應(yīng)用和服務(wù)放在容器環(huán)境中，因為利用容器的特性，就可以針對每個容器去配置不同的軟件跟硬件資源，比如說，如果把自動駕駛的功能跟服務(wù)放在獨立的容器當(dāng)中，通過編排器 (Orchestrator），就可以配置能夠滿足最高等級功能安全的硬件和軟件環(huán)境，來為這個容器服務(wù)。但另外一個容器，比如說導(dǎo)航，它其實不需要最高等級，因為如果這樣功耗會非常大，而且會有應(yīng)用的冗余設(shè)計，所以我們針對這樣的容器配置不需要最高級的功能安全，一般也不需要用分核鎖步(split-lock)這樣的機(jī)制去支持這個容器。所以，不同的容器當(dāng)中會有不同的功能安全需求，這樣就能建構(gòu)一個具靈活度的基礎(chǔ)，同時能讓編排器 (orchestrator）配置適當(dāng)?shù)能浻布h(huán)境來滿足這些不同需求的容器要求，從而達(dá)到整個系統(tǒng)功能安全的目的。
如何嘗鮮SOAFEE？
SOAFEE是由Arm以及汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商共同提出的，目前SOAFEE的第一個版本已經(jīng)開放下載，這個版本包含了啟動云原生 (cloud-native) 的所有基本模塊。同時，Arm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。
此外，為了讓更多的開發(fā)者能夠加入SOAFEE的行列，Arm與Ampere、ADLink（凌華科技）合作，設(shè)計了具備拓展功能的高性能硬件參考平臺，該平臺是由一套開發(fā)者工作站和車載產(chǎn)品組成，現(xiàn)已開放預(yù)訂，并預(yù)計將于 2021 年第 4 季度上市。
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其中一個是工程開發(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(kuò)充接口，用來增加不同目地的處理器，例如GPU或ML加速器等。
通過SOAFEE與硬件參考平臺的結(jié)合，開發(fā)者可以在這個系統(tǒng)中開發(fā)及測試各種應(yīng)用及服務(wù)，例如座艙系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)，甚至高等級自動駕駛系統(tǒng)。
寫在最后
在汽車領(lǐng)域，軟件定義的功能將提供安全的、新的車載體驗和功能，以滿足消費者的需求和預(yù)期，更重要的是，它將為汽車制造商、一級供應(yīng)商、軟件廠商、云服務(wù)提供商開啟新的收入來源以及與客戶互動的機(jī)會。
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