汽車微控制器軟件開發(fā)中的五大挑戰(zhàn)-汽車制造商和供應(yīng)商指南 2024

汽車微控制器軟件開發(fā)中的五大挑戰(zhàn)汽車制造商和供應(yīng)商指南目錄4.2.標(biāo)定復(fù)雜5.結(jié)論14口和控制的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的8位微控制器，到用于現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代車輛包含超過40個這樣的電子組件，高端車型甚至多達(dá)150個。這些組件確保了例如安全有相當(dāng)大的增長(見圖1)。因此，原始設(shè)備制造商圖1:全球微控制器市場增長2023來源：https:I//de/m調(diào)中，微控制器(MCU)處理實(shí)時任務(wù)，如發(fā)輔助系統(tǒng)(ADAS),通常運(yùn)行在Linux等操作系統(tǒng)上。車輛計算機(jī)(VCU)協(xié)調(diào)這些3.車載單片機(jī)軟件的開發(fā)過程E/E架構(gòu)正朝著更加集中的方式進(jìn)行重組，但基于微控制器的ECU將繼續(xù)存在。嵌入式軟件的一般開發(fā)過程理論上可以繼續(xù)保持不變。然而，為了滿足對功能性渴求的市場需求，開發(fā)周期將急劇加快，正如我們在流行的軟件定義車輛(SDV)中所遇到的那樣。傳統(tǒng)的方法無法跟上這種速度，然而，它們也不能簡單地在一夜之間被取代。在許多情況下，最佳解決方案是將經(jīng)過驗(yàn)證的流程和工具與創(chuàng)新解決方案相首先，重要的是要了解流程的觸發(fā)因素，并將該3.1ECU生成變化的原因在深入探討具體挑戰(zhàn)之前，讓我們簡要地看一這個過程如此耗時且復(fù)雜。一切都始于從一代ECU在車輛ECU軟件開發(fā)過程中，程序員在開始創(chuàng)建新軟件之前，必須投入精力進(jìn)行工具鏈設(shè)置。每一代新的ECU都有其特定的開發(fā)過程，取決于具體的領(lǐng)域和合作模式。相應(yīng)的工具鏈?zhǔn)菫榧磳⒌絹淼倪@一代單獨(dú)定義的，因此可能會包含相當(dāng)大的變化，這與通過更新解決的小調(diào)整形成對比。指導(dǎo)原則是盡可能少地(或僅在必要時)從一代到下一代進(jìn)行更改，因?yàn)樾聫囊淮较乱淮枰M(jìn)行這些變更的原因有很多 (見圖2)。有些是內(nèi)在的，例如質(zhì)量問題或?qū)Ξ?dāng)前工具或工具供應(yīng)商的不滿意程度較低。其他則是由外部因素決定的，例如新的立法或流程要求(例如，ASPICE,ISO26262ASIL-D)。市場壓力或增強(qiáng)的可用性和最先進(jìn)的用戶界面也起著決定性作用。代際變更最常見的障礙包括高成本、質(zhì)量風(fēng)險和不一致的遺留問題，即難以適應(yīng)、不靈活的工具鏈設(shè)置。主要質(zhì)量問題質(zhì)量問題最先進(jìn)的用戶界面滿意度低難以適應(yīng)且不靈活的工具鏈設(shè)置市場壓力的問題變革的主要原因變革的主要障礙嵌入式軟件開發(fā)過程的一個常見示例是V模型，它有不同的變體。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，我們將階段劃分為以下主要工作步驟，如下面的圖3所示。或者必須多次執(zhí)行。需求和變體管理在所有工作步驟圖3:車輛軟件開發(fā)的V模型specificationArchitectureTestinganddesign體系結(jié)構(gòu)設(shè)計作為ECU的一部分，微控制器負(fù)責(zé)特定的互連功能，如發(fā)動機(jī)或車輛動態(tài)控制。因此，非常詳細(xì)的硬件元素、中間件及其相互依賴關(guān)系。在這個早期階中間件配置中間件是指ECU中位于操作系統(tǒng)或硬件與應(yīng)用軟件之間的軟件層。它可以作為橋梁，促進(jìn)車輛軟件架構(gòu)中各個組件之間的通信和數(shù)據(jù)交換。通過將應(yīng)用維護(hù)和升級它們成為可能。中間件充當(dāng)中介，抽象底層硬件并為軟件組件提供標(biāo)準(zhǔn)化接口，以實(shí)現(xiàn)無縫交不言而喻，這樣的中間件必須符合最高的安全標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)镋CU中的漏洞和合規(guī)性問題可能導(dǎo)致未經(jīng)授權(quán)的訪問、數(shù)據(jù)泄露和系統(tǒng)故障，從而危及車輛的安全性和可靠性。確保這種水平的合規(guī)性符合嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要廣泛的測試和驗(yàn)證，這增加了開發(fā)過程的復(fù)雜性和時間。因此，中間件的選擇至關(guān)重要，重點(diǎn)在于成熟度(符合ISO26262ASIL-D)、未來導(dǎo)向(無供應(yīng)商鎖定)和網(wǎng)絡(luò)安全。只有一個健壯且高度可配置的中間件解決方案，并且具有持續(xù)更新，才能保護(hù)ECU免受不斷發(fā)展的威脅，并滿足所有(不斷變化的)法規(guī)需求。汽車微控制器軟件開發(fā)中的五大挑戰(zhàn)7中。在這里，軟件開發(fā)人員編寫新的(補(bǔ)充)功集成校準(zhǔn)部署4.制造商和供應(yīng)商面臨的主要挑戰(zhàn)現(xiàn)在我們對流程中涉及的步驟有了一個很好的概述，在此過程中更容易匹配具體的挑戰(zhàn)。有些只局限于其中一個步驟，有些則適用于整個過程或從一代到另一代的轉(zhuǎn)變。我們已經(jīng)確定了我們在整個汽車行業(yè)中反復(fù)遇到的五大挑戰(zhàn)。4.1高集成工作車輛系統(tǒng)幾乎總是在棕地環(huán)境中開發(fā)，即在現(xiàn)有的軟件環(huán)境中開發(fā)，這導(dǎo)致在集成過程中出現(xiàn)許多遺留問題，從而使開發(fā)過程變得復(fù)雜。各種組件之間多樣且復(fù)雜的通信接口需要復(fù)雜的配置和廣泛的測試，以確保無縫互操作性。此外，依賴手動流程進(jìn)行集成任務(wù)會導(dǎo)致錯誤率增加和開發(fā)時間延長。圖4:V模型過程步驟中的“集成”解決挑戰(zhàn)的方法漸進(jìn)式現(xiàn)代化逐步用現(xiàn)代等效組件更新遺留組件，確保向后兼容，以便順利過渡和與新系統(tǒng)集成，而不會完全推翻既定流程或冒高投資成本的風(fēng)險。集成任務(wù)的自動化實(shí)現(xiàn)自動化的工具和腳本來處理重復(fù)的集成任務(wù)，減少錯誤率并加速開發(fā)周期。中間件解決方案采用最先進(jìn)的中間件來抽象和管理接口的復(fù)雜性，提供一致的通信層，從而簡化集成工作。采用并實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，以簡化接口配置，并確?？绮煌M件的互操作性。4.2復(fù)雜校準(zhǔn)校準(zhǔn)的耗時特性延長了開發(fā)周期，推遲了項(xiàng)目時間表，增加了成本，并限制了效率。理解校準(zhǔn)參數(shù)的困難可能導(dǎo)致設(shè)置中的錯誤，這需要反復(fù)測試和重新校準(zhǔn)周期。參數(shù)配置錯誤可能導(dǎo)致微控制器未能滿足監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行進(jìn)一步修訂，并可能導(dǎo)致昂貴的召回。此外，在復(fù)雜項(xiàng)目的情況下，傳統(tǒng)的軟件文檔(有時甚至仍然是手動完成的)達(dá)到了其極限，并且也非常容易出錯。解決挑戰(zhàn)的方法增強(qiáng)文檔和知識共享用戶友好界面通過使用只向用戶提供相關(guān)參數(shù)和選項(xiàng)的解決方自動化和標(biāo)準(zhǔn)化仿真與建模設(shè)置的影響可以可視化，以便更好地做出決策。此外，基于模型的設(shè)計方法將校準(zhǔn)參數(shù)嵌入系統(tǒng)模型4.3測試調(diào)試耗時軟件越復(fù)雜，就越需要進(jìn)行測試——測試正在成為創(chuàng)新的瓶頸。因此，效率與可靠性和安全性相結(jié)合是未來測試流程的核心要素。此外，不同模塊和系統(tǒng)之間的交互可能導(dǎo)致復(fù)雜的測試場景，這些場景難以管理和執(zhí)行，并且在測試開始之前會導(dǎo)致長時間的集成過程。更重要的是，深度嵌入的微控制器通常具有有限的處理能力、內(nèi)存和存儲，這可能會限制可以直接在硬件上運(yùn)行的測試類型和范圍。因此，傳統(tǒng)的調(diào)試和測試工具可能不適合上述情況。解決挑戰(zhàn)的方法基于模型的開發(fā)高級調(diào)試工具在虛擬環(huán)境中執(zhí)行測試(前加載),這使得在早期階持續(xù)集成/持續(xù)部署單元測試和測試驅(qū)動開發(fā)代碼生成自動化框架并行和連續(xù)測試4.4可拓擴(kuò)展性和靈活性方面的限制僵化的單體軟件設(shè)計限制了修改和擴(kuò)展，增加了更新和添加新功能的復(fù)雜性。專有系統(tǒng)和缺乏標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致供應(yīng)商鎖定，并使與新功能或第三方組件的集成變得復(fù)雜且容易出錯。此外，軟件設(shè)計中模塊化不足阻礙了代碼的高效重用，并妨礙了新功能的無縫集成，影響了整體系統(tǒng)的適應(yīng)性。解決挑戰(zhàn)的方法模塊化設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化接口開放標(biāo)準(zhǔn)和互操作性在工具鏈中實(shí)施開放標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計系統(tǒng)時要考慮到互中間件和抽象層利用中間件和抽象層將應(yīng)用程序邏輯相互分離，并將其與硬件細(xì)節(jié)分離，從而確保更容易更新和改進(jìn)可伸模塊化和代碼重用設(shè)計具有高度模塊化和可重用組件的軟件，以方便新4.5整體網(wǎng)絡(luò)安全需求使用多層安全方法(包括加密、身份驗(yàn)證、入侵檢測資源受限環(huán)境的安全性與監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)保持一致件開發(fā)，使其能夠應(yīng)對未來的(市場)需求和(法律)法規(guī)。這種強(qiáng)ETAS有限公司成立于1994年，是羅伯特博世的全資子公司，在歐洲，北美，南美和亞洲的所有主要ETAS在軟件開發(fā)解決方案、車輛操作系統(tǒng)、車輛云服務(wù)、數(shù)據(jù)采集和處理解決方案、集成客戶解決方案和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)軟件定義車輛提供全面作為網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的行業(yè)先驅(qū)，我們通過成熟的軟件產(chǎn)品和專業(yè)的安全服務(wù)組合，幫助客戶管理網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的復(fù)雜性，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險，并最大限度地發(fā)揮其業(yè)務(wù)潛ETAS汽車安全解決方案正在保護(hù)全球數(shù)以百萬計的車我們?yōu)镺EM和供應(yīng)商提供軟硬件無縫集成的解決方案包，以及針對網(wǎng)絡(luò)威脅的全面保護(hù)。此外，我們的虛擬測試解決方案支持開發(fā)生命周期中的早期集成，ETASRTA-CAR(經(jīng)典AUTOSAR)它是一個用于開發(fā)和配置的工具集十是一款創(chuàng)新且靈活的高速同步安全固件，可確保寫十十虛擬ECUs十十十規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)為ECU軟件的文檔化提供了新的工具，在不同的抽象層次上以交互式和圖形化的方式顯示功能的邏輯十INCA(集成標(biāo)定和應(yīng)用工具)包含靈活的工具，用于汽車電子系統(tǒng)的標(biāo)定，診斷和驗(yàn)證我們的