SDV让汽车架构“和而不同”

昔日以“排气管数量”和“发动机动力”为骄傲的荣耀已然成为过往。在这个崭新的时代，特斯拉、理想、蔚来、小鹏、零跑等新兴的汽车制造商纷纷推出了搭载可交互大屏、实现万物互联、软件功能持续更新的新车型，它们被誉为“车轮上的智能手机”。同时，不少互联网巨头如华为、小米、百度也涉足其中，有的推出了自己的造车方案，有的则展示了各种自动驾驶技术。

然而，面对这一变革，许多仍在使用传统汽车的消费者开始感到困惑：为何我的汽车在应用了大屏与智能软件后还不如一台几百块钱的智能手机那样智能？

回顾历史，以手机行业为例，曾经的世界领先手机操作系统，技术史上最著名的失败者——塞班系统，便是一个生动的例子。在2007年iPhone发布的那一年，塞班系统占据了高达65%的市场份额，但却在短短几年后被安卓和iOS联手击败。

业内人士普遍认为，这是塞班系统失败的主要原因，因为当时竞争对手的操作系统都具备出色的向后兼容性。导致这种不兼容性的一个原因是手机硬件的异构性。此外，制造商之间的内讧、闭源方案和高昂的开发成本也进一步阻碍了塞班系统的发展。

汽车行业正站在一个历史的十字路口，与诺基亚曾经的困境惊人地相似。面对5级自动驾驶技术所需的庞大代码量，传统车企仍固守陈旧的软件开发模式，导致软件复杂性日益失控。更令人担忧的是，硬件和软件依然紧密绑定，同步更新，意味着每七年才能见到一次重大革新。

许多汽车行业内的资深人士曾坚信，他们的业务与计算机、软件行业截然不同。然而，这一观念正被智能汽车的浪潮所颠覆。

难以变化的传统架构

汽车由于其复杂的构造，无法像手机或电脑那样将所有硬件集中于一块电路板。相反，其硬件遍布车辆各处，因此需通过可靠的通讯电缆相互连接。这一结构通常被称为电子电气架构（E/E架构），它集成了各类传感器、ECU（电子控制单元）、线束拓扑和电子电气分配系统，以完成运算、动力和能量的分配，进而驱动整车的各项功能。

早期的汽车E/E架构为分布式设计，每个ECU功能单一，独立控制发动机、刹车、车门等部件。它们通过CAN总线或LIN总线相连，以实现信息交换。然而，随着汽车功能的不断增多，ECU数量急剧增加至100多个，这导致线束长度和重量相应增加，从而提高了整车成本和重量，降低了汽车组装的自动化水平。

车企在进行功能变更时，需与众多供应商协商软硬件的协调开发问题，每新增一个功能都需要额外配置ECU和通信系统，流程繁琐且耗时。此外，由于每个ECU绑定特定功能，难以实现跨ECU的复杂功能，也难以通过OTA（空中升级）持续更新汽车软件。

在传统分布式ECU架构时代，中间件市场主要由AutoSAR主导，至今仍有众多企业使用。

汽车软件的开发难度在哪？

汽车软件开发与智能手机行业的主要区别在于其复杂性、异质性、客制化需求以及功能安全要求。首先，汽车行业仍然面临高度的复杂性和异质性挑战，每个子系统由不同供应商提供，集成独特的软件架构。相比之下，智能手机行业通过标准化和抽象化已大幅减少技术复杂性。

其次，汽车行业需满足客制化需求，不同配置、功能和地区法规导致大量产品变体，使得每个汽车型号的产量远低于智能手机。而且，汽车软件开发必须重视功能安全，以降低风险为首要目标。当我们考虑到汽车的功能安全要求时，“车轮上的智能手机”的比喻就显得不合时宜了。

最后，我们不得不提及软件开发思路与方法的转变，这实际上是传统物理汽车世界与未来数字汽车世界之间的碰撞与融合。传统的汽车工程注重物理功能的实现，从早期的安全气囊、车辆稳定和制动系统，到现代的驾驶辅助系统，无不体现了这一点。然而，随着新一代数字化车辆的崛起，软件开发逐渐转向以改善用户体验为核心。

SDV或成最优解

软件定义车辆（SDV）是应对传统汽车与未来智能需求冲突的创新理念。在SDV中，硬件成为基础，而软件则主导用户体验。SDV融合了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术，将汽车功能抽象为软件模块，实现了汽车的灵活性、可扩展性和安全性的飞跃，为用户带来个性化智能服务。SDV是编程性极强的汽车，能快速部署新功能，持续提供更新，并具备额外计算能力。

SDV将汽车功能从硬件中解耦，通过软件定义网络进行灵活配置和管理，打破了传统汽车软硬件紧密绑定的局限。在SDV中，车载系统如娱乐和控制系统等不再受限于硬件，而是可根据用户需求灵活配置和升级。SDV不仅是智能汽车发展的基础，更是其外在表现之一。

SDV架构从传统汽车架构演化而来，硬件标准化为功能硬件，ECU转变为计算平台，通过E/E架构连接计算平台与功能硬件，构建车载硬件底座，为智能汽车的未来发展奠定坚实基础。

SDV/SOA化革新了车辆开发流程，通过实现技术与组织层级的松耦合架构，显著提高了开发的灵活性和可扩展性。利用SOA（面向服务的架构）和API中心化的工作方式，我们能够根据车辆API创建和实现原型，从而在早期阶段从客户和管理层获取宝贵反馈，进而迭代和改进SDV原型。

此外，SDV应用程序能够无缝地从车辆模拟环境过渡到真实硬件测试，因为API的稳定性保证了应用程序无需修改即可适应变化。更重要的是，用户软件开发团队可并行工作，利用模拟器进行开发，无需等待硬件的可用性，这大大加速了开发速度并提高了效率。最终，软硬件分治的策略将复杂性降低到可管理的水平，API作为“主时钟”确保了不同团队之间的协同工作，使SDV成为解决物理与数字世界冲突的理想方案。

以SDV为核心，智能网联汽车的发展历程从分布式E/E架构逐步演进至域集成、域融合E/E架构，并最终迈向中央集成E/E架构。在这一过程中，车载资源不断实现集中化，并与云端实现无缝连接，构建了一个既集中又层次分明的SDV架构。这种架构的变革显著地推动了汽车软硬件的解耦，引领我们迈入了软件定义汽车的新纪元。