汽車行業(yè)正在向集中式的汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展，最終的目標(biāo)要達(dá)到軟件定義汽車。這也反映了全球消費(fèi)者對(duì)汽車未來的期望在發(fā)生變化，汽車的使用在發(fā)生變化，OEM的角色、商業(yè)模式等等都在發(fā)生著變化。如今出現(xiàn)了很多新的名詞，如SOA、OTA、HPC、應(yīng)用商店的功能部署、云服務(wù)、云連接等等名詞。汽車功能愈像智能手機(jī)，但是汽車要比智能手機(jī)要復(fù)雜很多。因此在系統(tǒng)中開發(fā)者要考慮系統(tǒng)安全、實(shí)時(shí)通信、自動(dòng)駕駛從故障靜默、驗(yàn)證、認(rèn)證等一系列問題，以及需要考慮到全生命周期的不確定性。

此外，平臺(tái)還要不斷的優(yōu)化，時(shí)需要復(fù)用硬件的資源，并且希望能夠結(jié)合硬件和應(yīng)用的關(guān)系，這樣的話應(yīng)用能夠更好的升級(jí)、維護(hù)，包括應(yīng)用的算法也會(huì)變得更加標(biāo)準(zhǔn)化。從電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)過程，包括對(duì)于整個(gè)功能的要求，決定著開發(fā)者需要一個(gè)安全的、整車平臺(tái)平臺(tái)。

MotionWise作為安全的整車軟件平臺(tái)，可以看到在OEM的CarOS里面包含了OS的第一級(jí)，以及OS的第二級(jí)，然后再到OS的第三級(jí)。在不同OS的層級(jí)上，我們可以看到在第一級(jí)的時(shí)候，它更多是只需要管理自己本地的或者說單個(gè)的芯片，不管是MCU也好還是SOC也好，由這個(gè)芯片上的操作系統(tǒng)去負(fù)責(zé)管理這個(gè)芯片以及其外設(shè)。

MotionWise是安全的整車軟件平臺(tái)，它這里面主要包含一些核心的能力，一個(gè)是Global Scheduling，我們叫作全局的調(diào)度。因?yàn)槊恳粋€(gè)操作系統(tǒng)不管是OSEK或者POSIX，它都會(huì)提供自己的調(diào)度機(jī)制，如何基于應(yīng)用去有效合理的使用這些調(diào)度機(jī)制，并且讓操作系統(tǒng)能夠知道如何去正確的對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)度，并且如何能完成在不同的MCU和SOC上任務(wù)的調(diào)度，滿足系統(tǒng)的需求，這些都是由平臺(tái)全局的調(diào)度完成的。    第二部分它會(huì)提供Time Synchronization，在這樣異構(gòu)的系統(tǒng)里，或者在未來整個(gè)的E/E架構(gòu)里面需要有一個(gè)時(shí)間同步，時(shí)間同步的標(biāo)準(zhǔn)定義了如何來實(shí)現(xiàn)這些同步，但是如何使用同步的時(shí)間，并且如何有效的保證APP和網(wǎng)絡(luò)之間的同步，安全有效的運(yùn)用這些時(shí)間，都會(huì)在這里面實(shí)現(xiàn)。

還有一個(gè)功能是Communication Middleware，在單個(gè)MCU或者SOC上，它能直接通過IPC的方式就可以實(shí)現(xiàn)APP和APP之間的數(shù)據(jù)交換。但是比如說需要MCU和SOC進(jìn)行通信，或者說我們的一個(gè)域控和另外一個(gè)域控進(jìn)行通信，這個(gè)時(shí)候就會(huì)需要用到一些除了IPC之外的DDS也好，或者TSN也好，保證Communication Middleware的確定性。

還有Safety Supervision和Platform Health Management，這個(gè)更多和功能安全相關(guān)，如何保證應(yīng)用，保證任務(wù)，保證給每個(gè)任務(wù)分配和保證時(shí)間在運(yùn)行過程中，在整個(gè)ECU或者整個(gè)域控制器之間是完整的，安全的，這部分都會(huì)通過我們的Safety Supervision和健康管理模塊來去完成。

還有一些功能包括System Design，以及資源的管理，當(dāng)我的硬件還沒有完全實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，如何在PC端，如何在虛擬機(jī)這一側(cè)做應(yīng)用程序的開發(fā)，保證開發(fā)的應(yīng)用程序能夠無縫的移植到環(huán)境里面，這個(gè)都能在Emulation和RE-Simulation去呈現(xiàn)。

Global Scheduling全局調(diào)度

在AD或者在ADAS領(lǐng)域里面的一個(gè)典型的場(chǎng)景?？梢栽谙到y(tǒng)的需求里面有很多的要求，如何保證任務(wù)和任務(wù)之間的確定性關(guān)系，如何保證把任務(wù)合理的分配，分配到不同的核上去。在示意圖里面可以看到AD和ADAS域里面我們從前端的感知到融合，以及最后的控制。在這個(gè)里面我們有不同的數(shù)據(jù)類型，在這樣的數(shù)據(jù)類型里面可以看到，在感知的時(shí)候更多是基于事件驅(qū)動(dòng)的，或者數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的一些應(yīng)用，同時(shí)在融合和規(guī)劃以及控制更多是一些基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的一些應(yīng)用。同時(shí)在這里面也有一些比如攝像頭的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為了演示，或者為了監(jiān)控，但是這些數(shù)據(jù)內(nèi)容不是關(guān)鍵的，這些數(shù)據(jù)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，它的丟失不會(huì)影響到系統(tǒng)的安全性和可靠性，在這個(gè)底下可以看到基于以太網(wǎng)，或者基于PCE傳輸?shù)膱?chǎng)景，在這樣的AD或者ADAS的場(chǎng)景下，我們有多個(gè)SOC，在SOC上有不同的核。在這個(gè)全鏈路里面又有各種各樣不同的應(yīng)用，從傳感器到執(zhí)行器會(huì)有很多不同的計(jì)算鏈路，我們對(duì)于這個(gè)鏈路又有不同的要求。從這張圖可以看出我們從功能的角度來說，我們希望的是感知完了之后就是融合和規(guī)劃，最后到控制的單元或者控制應(yīng)用里面去驅(qū)動(dòng)不管剎車也好，或者油門也好，從功能域的角度更多是這樣的方式。

如何把所有的應(yīng)用要求放到硬件里面，可能有10的5000次方的方案，如果加上一些系統(tǒng)的需求，比如說我會(huì)需要加上一些每條計(jì)算鏈有一些端到端延時(shí)的要求，每個(gè)任務(wù)會(huì)有自己的周期，每個(gè)任務(wù)有自己釋放的時(shí)間，同時(shí)考慮抖動(dòng)，以及任務(wù)之間的相互依賴關(guān)系，這個(gè)時(shí)候解決方案只有10的5次方的范圍。

在這樣系統(tǒng)的配置之下，如何能夠去找到在10的5次方的范圍內(nèi)找到符合系統(tǒng)需求的一個(gè)整體的調(diào)度方式其實(shí)是非常難的情況。TTTech Auto能夠提供自己的一套工具鏈，讓用戶合理有效的構(gòu)建自己的任務(wù)模型，包括計(jì)算鏈的模型，基于這樣的內(nèi)容作為工具的輸出，有效合理的找到解決方案，基本上在200秒的情況不同系統(tǒng)的配置下都能夠找到解決的方案。

在工具鏈里面對(duì)于系統(tǒng)的定義，包括任務(wù)的數(shù)量，任務(wù)的周期以及有多少核，以及CPU上的資源是什么樣的能做為工具鏈的輸入，就可以產(chǎn)生整個(gè)應(yīng)用的調(diào)度表。

從任務(wù)的角度或者從系統(tǒng)需求的角度能夠直接離線規(guī)劃出來我們的任務(wù)在實(shí)際的硬件當(dāng)中為了滿足系統(tǒng)需求應(yīng)該怎么被調(diào)度，并且在基于這樣任務(wù)的需求，或者基于系統(tǒng)的需求我們可以導(dǎo)出來通信部分的調(diào)度方式。

在全局的調(diào)度方面，因?yàn)槿值恼{(diào)度一定會(huì)涉及到通信，這個(gè)通信會(huì)包含IPC，會(huì)包含SOC到SOC之間，ECU和ECU之間，包括域和域之間的通信。TTTech Auto在IPC的方向上用的是一個(gè)形態(tài)，在確定性網(wǎng)絡(luò)，我們用TSN的時(shí)候會(huì)有全局性網(wǎng)絡(luò)的Stack，同時(shí)還有DDS，以及基于SOME/IP的通信，最后到傳輸層，所以MotionWise能夠支持市面各種傳輸?shù)膮f(xié)議棧。今天我會(huì)主要介紹一下跟TSN相關(guān)的部分，TSN在汽車?yán)锩?，它被用在不管是域類的通信，包括整車的通信，它的需求越來越明確，TSN的特點(diǎn)相對(duì)來說是比較清晰。

在ADAS或者AD場(chǎng)景中提到過會(huì)有各種各樣類型的APP，在不同的確定方式下，對(duì)數(shù)據(jù)本身來說，比如說我們會(huì)周期性的數(shù)據(jù)，在TSN里面會(huì)有TT的數(shù)據(jù)，同時(shí)還會(huì)有一些流媒體的數(shù)據(jù)，以及我們還有診斷的數(shù)據(jù)，還有無關(guān)緊要的一些數(shù)據(jù)。相當(dāng)于我們本身的場(chǎng)景里面會(huì)有三類不同的數(shù)據(jù)類型，TTTech Auto現(xiàn)在對(duì)于MotionWise而言，其支持TSN的特點(diǎn)，主要包含了，第一是802.1AS，以及802.1的Qbv，同時(shí)TTTech Auto現(xiàn)在正在開發(fā)的一部分，更多是和系統(tǒng)的可靠性相關(guān)，802.1CB以及802.1Qci的這兩個(gè)跟可靠性相關(guān)的協(xié)議支持。

TSN的802.1AS，它本身是很重要的，在時(shí)間觸發(fā)的系統(tǒng)里面，有兩點(diǎn)是最基本的因素，第一點(diǎn)是需要有一個(gè)全局的時(shí)鐘，系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備需要有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間認(rèn)知，這部分就是802.1AS，通過它能得到一個(gè)全局的時(shí)鐘。第二部分比較關(guān)鍵的就是，需要有一個(gè)調(diào)度表?；谌值臅r(shí)鐘，需要有這樣一個(gè)調(diào)動(dòng)表，這部分更多是Qbv來完成。

當(dāng)MotionWise和TSN去進(jìn)行結(jié)合，MotionWise能夠支持TSN的時(shí)候，會(huì)看到這樣一個(gè)場(chǎng)景，使用全局調(diào)度，它其實(shí)是融合了任務(wù)或者應(yīng)用的調(diào)度，以及和網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度，把它整合起來。

TTTech Auto提供全棧方案

在之前提到過，我們對(duì)于TSN網(wǎng)絡(luò)本身，除了在MotionWise里面做支持之外，同樣還會(huì)提供獨(dú)立的TSN服務(wù)，TTTech是全球第一家具有TSN IP的公司，包括SJA1105和1110里面用到的TSN IP就是來自于TTTech。我們也是全球第一家有TSN配置工具的，這個(gè)工具現(xiàn)在被集成在MotionWise里面，當(dāng)然這個(gè)工具也是可以單獨(dú)被采購的。

TTTech Auto的TSN網(wǎng)絡(luò)配置工具，對(duì)用戶來說，他不需要配置很多參數(shù)，不需要按照流去配置整個(gè)門控，用戶只需要定義網(wǎng)絡(luò)有多少個(gè)節(jié)點(diǎn)，哪些是Talker，哪些是listener，在網(wǎng)絡(luò)里面有多少個(gè)交換機(jī)，以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是什么樣的，同時(shí)會(huì)定義不同的流，對(duì)于流的定義，給到他一些屬性，比如它VLAN的ID，VLAN的優(yōu)先級(jí)，它的發(fā)送端是哪個(gè)，接收端是哪個(gè)，同時(shí)給流加上具體的網(wǎng)絡(luò)需求，比如多少延遲，這個(gè)端到端更多是網(wǎng)絡(luò)的情況，所有這些東西都作為輸入給到TTTech Auto一個(gè)工具，這個(gè)工具會(huì)直接給產(chǎn)生出來這樣一個(gè)Qbv調(diào)度的門控列表。