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來源 ： 內(nèi)容來自allaboutcircuits 。

自 20 世紀(jì) 60 年代末軟件首次用于汽車燃油噴射調(diào)節(jié)以來，將軟件集成到汽車各個方面的進(jìn)程從未停歇。

從提升駕駛體驗到增強(qiáng)周邊行人和車輛的安全性，汽車制造商正與合作伙伴攜手，打造可持續(xù)更新、易于駕駛和維護(hù)、更安全且比以往更具駕駛樂趣的汽車。

過去，要為汽車新增一項功能，就需額外添加一個電子控制單元（ECU），如今這一時代已宣告結(jié)束。當(dāng)前的核心方向是減少 ECU 數(shù)量 —— 將功能專用型 ECU 整合到一臺中央計算機(jī)中，這些功能如今以軟件形式虛擬存在于中央計算機(jī)內(nèi)。少數(shù)幾個區(qū)域控制器會從車輛周圍多達(dá) 200 個傳感器中收集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至中央計算機(jī)，此舉可減少多達(dá) 70% 的線纜使用量。

由于功能通過在少數(shù)聯(lián)網(wǎng) ECU 上運(yùn)行的軟件來定義，因此在車輛的整個生命周期內(nèi)都可對這些功能進(jìn)行更新，進(jìn)而提供始終保持最新的用戶體驗，這有助于延長車載硬件平臺的使用壽命。此外，讓車載計算機(jī)能夠訪問所有傳感器數(shù)據(jù)后，任何功能都可獲取任意物理傳感器的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更智能的功能。

這一點(diǎn)至關(guān)重要，原因如下：隨著車載邊緣計算機(jī)的功能日益強(qiáng)大，從車輛傳感器中持續(xù)獲取的洞察可與云端交換，而云端能提供更深入的分析。具體如何實(shí)現(xiàn)？通過將道路上大量車隊的數(shù)據(jù)與地圖、天氣、實(shí)時交通數(shù)據(jù)等其他來源的數(shù)據(jù)相結(jié)合，本質(zhì)上形成了 “車輛學(xué)習(xí)” 機(jī)制 —— 車輛會自動共享洞察，使每輛車都能不斷學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)智能、安全行駛。

汽車即服務(wù)器

軟件定義汽車（SDV）的理想硬件架構(gòu)，應(yīng)能讓每個功能都能最大限度地獲取數(shù)據(jù)。從軟件角度來看，這意味著車輛內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都運(yùn)行在同一車載網(wǎng)絡(luò)上，并且在整個車輛中使用統(tǒng)一的通信協(xié)議棧。這使得傳感器數(shù)據(jù)能夠相互結(jié)合，以以往無法實(shí)現(xiàn)的方式提升功能性能。

以看似普通的汽車大燈為例。過去的大燈僅能切換近光和遠(yuǎn)光，而現(xiàn)代汽車大燈可利用攝像頭和懸架系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)載分布、路況和迎面而來的車流自動調(diào)節(jié)光束，無需駕駛員干預(yù)。不難想象，在不遠(yuǎn)的將來，大燈還會具備更多擴(kuò)展功能，例如在十字路口拓寬光束以提高視野，或根據(jù)地圖數(shù)據(jù)調(diào)整光束方向。

汽車雨刷的發(fā)展也是如此，已從簡單的速度調(diào)節(jié)進(jìn)化為具備自動感應(yīng)和自適應(yīng)功能的系統(tǒng)。這些例子共同體現(xiàn)了一個趨勢：汽車功能不再是孤立的，而是通過軟件相互連接。任何傳感器都可服務(wù)于多個功能，任何功能也都可使用多個傳感器的數(shù)據(jù)，無論最初集成該傳感器的初衷是什么。

實(shí)現(xiàn)高性價比 SDV 的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域聚合和中央計算單元 —— 中央計算單元本質(zhì)上是車載 “服務(wù)器”，負(fù)責(zé)接收更新，并具備將每個更新路由到相應(yīng)組件的智能。

不止于工程目標(biāo)

這不僅僅是一個工程目標(biāo)，消費(fèi)者也在迫切需求這些功能。駕駛員對沉浸式車載體驗的期待日益提升，這就需要更多傳感器、更高分辨率的顯示器以及快速的音視頻處理能力。

汽車制造商正采用 ADI 的千兆多媒體串行鏈路（GMSL）和 E2B 等解決方案，以最少的線纜實(shí)現(xiàn)這些體驗。原因在于，他們需要標(biāo)準(zhǔn)化接口來構(gòu)建更具韌性的供應(yīng)鏈，并增加可在車輛整個生命周期內(nèi)使用的測試解決方案的可用性。

事實(shí)上，我們已與領(lǐng)先的汽車原始設(shè)備制造商（OEM）、一級供應(yīng)商、半導(dǎo)體制造商及生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴共同成立了 OpenGMSL 協(xié)會。《All About Circuits》（《全電路》）雜志在 2025 年 6 月 3 日對該協(xié)會的成立進(jìn)行了報道，并刊發(fā)了獨(dú)家專訪。協(xié)會的目標(biāo)是：引領(lǐng)互操作開放式標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，并推動其在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用。這將有助于塑造汽車及相關(guān)行業(yè)的視頻和高速連接技術(shù)的未來。該標(biāo)準(zhǔn)對攝像頭應(yīng)用和更復(fù)雜的顯示器應(yīng)用均提供廣泛支持，這一特性使其獨(dú)具優(yōu)勢。

“單一工具” 解決方案與網(wǎng)絡(luò)效率

連接技術(shù)主要分為兩類：串行鏈路和網(wǎng)絡(luò)?？傮w而言，串行鏈路技術(shù)復(fù)雜度較低，因此成本效益更高。

串行總線如同 “單一用途工具”，專為特定應(yīng)用設(shè)計，就像錘子或螺絲刀 —— 它們針對特定功能打造，在執(zhí)行這些功能時表現(xiàn)出色。然而，當(dāng)數(shù)據(jù)類型和流量模式種類繁多且不斷變化時，產(chǎn)品變體的數(shù)量會變得難以控制。這種情況下，就需要更靈活的解決方案來傳輸各類數(shù)據(jù)（例如多功能工具或 “瑞士軍刀”）。

汽車以太網(wǎng)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生 —— 它是一種單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸方面具備近乎無限的靈活性，同樣能將數(shù)據(jù)路由到任意位置。但這種靈活性是有代價的。這種高多樣性的數(shù)據(jù)常見于車載 ECU 之間的數(shù)據(jù)流中，而從外設(shè)到 ECU 的數(shù)據(jù)流往往定義更清晰，對靈活性的要求相對較低。

由于以太網(wǎng)設(shè)備具有通用特性，其針對特定應(yīng)用的優(yōu)化程度不如 GMSL 和 A2B 等專用應(yīng)用技術(shù)。這類系統(tǒng)級功能的例子包括：

• 實(shí)時性能：包括低延遲、確定性延遲、快速啟動、喚醒 / 休眠速度、同步性和韌性。例如，低且確定的延遲對于主動降噪至關(guān)重要，而 A2B 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)這一低延遲要求。

• 帶寬：車輛中 90% 以上的帶寬通常用于視頻傳輸。當(dāng)匯總多個攝像頭的數(shù)據(jù)時，合并后的帶寬可能超過 50Gb/s。高分辨率顯示器的視頻數(shù)據(jù)也會使帶寬需求達(dá)到數(shù)十 Gb/s，這就需要專用的視頻接口。用于人類視覺的視頻數(shù)據(jù)可通過壓縮達(dá)到良好效果，而 GMSL 等視頻鏈路技術(shù)支持這些接口和低延遲視頻壓縮。

• 安全性與保密性：汽車中的不同數(shù)據(jù)對功能安全和保密性有不同要求，而保密性涉及多個方面，包括內(nèi)容保護(hù)、身份驗證、數(shù)據(jù)完整性和隱私保護(hù)。不同的連接技術(shù)支持不同的安全需求。

• 功耗與尺寸：車輛中的許多數(shù)據(jù)流具有非對稱性，即一個方向需要高數(shù)據(jù)速率，而相反方向的數(shù)據(jù)速率則低得多。兩個方向的數(shù)據(jù)流通過同一根同軸電纜或單根雙絞線傳輸。例如，攝像頭的視頻數(shù)據(jù)僅從攝像頭向 ECU 的單向傳輸，而反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則是帶寬需求低得多的控制數(shù)據(jù)。與對稱實(shí)現(xiàn)相比，非對稱實(shí)現(xiàn)消耗的功耗更少，占用的芯片面積也更小，因為它只需在鏈路的一端配備高速接收器?！笆冀K在線” 的車輛功能所需的低功耗以及遠(yuǎn)程喚醒功能，也是不同技術(shù)存在差異的領(lǐng)域。

車輛中使用多種連接技術(shù)的情況，與個人計算機(jī)領(lǐng)域的情況類似：個人計算機(jī)可能通過以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，而外設(shè)通常使用 USB、DisplayPort 接口、HDMI 或藍(lán)牙等成本效益更高的技術(shù)連接。由于外設(shè)數(shù)量龐大，其連接技術(shù)對成本極為敏感。出于同樣原因，在汽車中，人們希望通過主機(jī) ECU 控制外設(shè)，以最大限度降低外設(shè)成本。為此，需要經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)，從主機(jī)端對外設(shè)進(jìn)行控制和供電。

盡管如此，在某些情況下，人們既需要低成本，也希望具備網(wǎng)絡(luò)特性。例如，在攝像頭連接方面，既希望攝像頭組件成本極低、功耗極少，又希望能靈活地將數(shù)據(jù)發(fā)送到多個 ECU，甚至發(fā)送到大容量存儲設(shè)備和診斷端口。因此，我們預(yù)計未來將出現(xiàn)技術(shù)融合的趨勢。

通過技術(shù)融合邁向統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)

因此，我們認(rèn)為未來以太網(wǎng)和串行總線在某些關(guān)鍵方面會變得更加相似。GMSL 和 A2B 等串行總線可能會吸收以太網(wǎng)的優(yōu)勢，而以太網(wǎng)也可能會借鑒串行總線的長處。

串行總線需要標(biāo)準(zhǔn)化、即插即用功能、橋接能力、部分原生網(wǎng)絡(luò)特性以及硬件抽象。另一方面，以太網(wǎng)正吸收串行總線的優(yōu)勢，例如高效且經(jīng)濟(jì)的物理層、安全層、確定性、快速啟動、專用應(yīng)用端點(diǎn)和主機(jī)控制。IEEE 802.3dm、E2B 以及 Open Alliance（開放聯(lián)盟）即將推出的遠(yuǎn)程控制協(xié)議等新興標(biāo)準(zhǔn)，將有助于最大限度地發(fā)揮基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的潛力。

下圖對比了未來軟件定義汽車（SDV）在技術(shù)整合前后的情況：

整合前：多種車載技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

整合后：設(shè)計具備靈活性的統(tǒng)一 SDV 網(wǎng)絡(luò)，搭配集中式軟件

更優(yōu)質(zhì)的駕駛體驗

成功整合這些技術(shù)，將使我們更接近未來軟件定義汽車的統(tǒng)一架構(gòu)，并帶來更出色的用戶體驗。對駕駛員而言，最終將實(shí)現(xiàn)無縫、安全的更新，其操作直觀性堪比智能手機(jī)及手機(jī)應(yīng)用的更新。對汽車制造商而言，這意味著從一個車輛平臺到下一個平臺，可實(shí)現(xiàn)平臺變體的優(yōu)化，并提高組件的復(fù)用率。

https://www.allaboutcircuits.com/industry-articles/relentless-innovation-is-driving-software-defined-vehicles-into-the-future/

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