工程师说 | 瑞萨电子E/E架构战略概述

本篇文章解释了瑞萨如何从汽车行业的演变中获得数字产品战略，特别是关于汽车E/E架构的重大变化。

CASE（互联、自主、共享/服务和电动）推动了当今汽车行业的市场增长，并定义了汽车技术最重要的部分。在最近一篇概述瑞萨汽车业务战略的文章中，解释了汽车价值将从关注硬件转向关注软件，下一代汽车将成为所谓的 '软件定义的汽车'。

CASE的核心是汽车E/E架构的演变，包括网络变化、ECU的独特构架和整个汽车连接战略。本博客解释了瑞萨对E/E架构演变的看法，以及新出现的市场需求，和我们管理这些变化的方法。

E/E架构演变趋势

E/E架构大致分为 '分布式'、'域 '和 '区 '三种类型，并随着市场的创新和需求迅速发展起来。目前，许多汽车制造商正在采用域架构类型，它可以为每个应用进行单独优化。在未来，随着市场需求从硬件转向基于软件的差异化将变得很普遍。而区域架构类型将作为E/E架构的一个解决方案被采用，以实现信息/资源的聚合和域间的车辆控制集成。

域架构的特点是通过功能分配进行优化，而区架构的特点是通过物理ECU位置进行优化。因此，目前采用域架构的汽车制造商最终必须分解功能并将其重新分配给ECU，作为从域到区架构过渡的一部分。

不难看出，这种类型的过渡需要OEM厂商付出巨大的努力和资源，即使是在他们可以将其控制在一个汽车平台的情况下。在大多数情况下，每个原始设备制造商都有长期使用的解决方案，需要仔细地整合到新的架构和平台。另一方面，也有一些汽车制造商，如新兴的电动车供应商，他们过去的开发资产很少，从区域架构开始发展。因此，有许多不同的E/E架构取决于汽车制造商。

E/E架构创新推动大变革

尽管每个OEM会根据他们的能力和当前的架构情况采取不同的E/E架构演进路径，但他们都有几个共同的变化。

硬件和软件的分离

首先，让我们考虑一下车辆系统开发的传统方法。以往，一个车辆系统的开发是根据应用和系统要求得出硬件平台，同时开发所需的软件（BSP、中间件和最终应用软件）。这是大多数Tier1公司几十年来的运作方式，它要求硬件和软件元素之间有密切的联系和一定程度的不可分割性。最近，安全和舒适功能，如ADAS和Cockpit正在增加，这加速了整个软件栈的规模和复杂性。由于上述原因，传统的开发是复杂和耗时的。

还有，E/E架构的升级需要车辆系统中许多ECU之间的应用功能分布灵活性。这又要求硬件和软件之间有很强的独立性，前者可能需要很长时间来开发、生产和测试，而后者则需要快速、敏捷地创建。此外，必须考虑可扩展性，因为高计算量的ECU被设计成可以持续使用车辆的寿命，同时从OTA来源获得软件更新。所有这些要求使传统开发方法进一步复杂化。

缩短车辆开发时间

现在我们将从开发者的角度解释E/E架构的演变。在传统的汽车开发中，软件开发是利用实际的硬件（半导体开发板、'A-样品ECU '等......）进行的。这一点非常重要，在真正的硬件出现之前，软件开发通常无法开始，这既会延迟整个开发进度，甚至会基于有限的硬件资源而进一步推迟。尽管可能有一些开发可以在一些旧设备上完成，但在许多情况下，这仅限于开发或测试基本功能，这些功能可以被带到新硬件上。如上所述，最近软件开发的规模和复杂性都在增加，这些开发问题恐越加严峻。因此，需要一种方法，通过提前开发和验证软件，甚至在没有硬件的情况下，来缩短整个车辆开发周期。

瑞萨的举措

为了应对上述E/E架构的变化和整个市场的需求，瑞萨正在采取以下举措。

可扩展性

瑞萨提供了一个涵盖整个E/E架构的嵌入式处理器系列。这使客户能够为其特定的车辆等级和应用选择最佳的处理器。此外，这些处理器在软件和IP方面具有高度的复用性，并可在不同的车型、应用和迭代中重用。这使客户能够减少开发成本和上市时间。

左迁Shift-left

术语 '数字孪生 '是指一种技术，它使用来自物理世界的信息，在虚拟世界中创建一个有代表性的环境，就像 '孪生 '一样。使用这样的数字孪生体，在移植到物理世界之前，可以在虚拟空间中进行更快、更敏捷、更创新的开发。瑞萨已将这一技术应用于半导体领域，并创建了一个在计算机上与实际设备上操作相同的环境。这使客户能够在物理设备可用之前开始软件开发，并增加开发人员的数量，不受地理或数量等可用硬件的限制，从而有助于缩短整个车辆开发周期。

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此外，瑞萨提供了一个包括各种工具的集成开发环境，以应对客户在未来将面临的挑战，并使自己能够将资源集中在其重点领域。

通过这种方式，瑞萨通过提供满足各方面需求的数字解决方案来支持下一代技术，帮助客户实现更安全、更环保、更便捷的移动社会。