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“码农”们正在编写汽车的未来?揭秘汽车软件行业

盖世汽车 09-16

前几天在知乎回答了一个关于汽车软件行业的问题,讲述汽车行业的 " 写代码 " 的一些习惯,引来了不少争议,因此今天在这儿谈谈软件在汽车行业的现状。

之前有人问我,汽车行业也有码农吗?确实,以前机械控制的时代,汽车行业确实没有码农一说,不过现在都进入电控时代好多年了,而且随着电气化、智能化的深入发展,汽车行业对软件工程师的需求也越来越大。

首先要明确的是,汽车软件属于嵌入式软件开发,跟互联网行业软件开发差别很大。

汽车软件开发特点

一:基于模型的开发 MBD

MBD 的全称是 Model Based Design,基于模型设计能够节省开发时间和成本。MBD 的主要优势在于:

1, 图形化设计

汽车软件大部分是基于模型的软件开发。这一点在大公司尤为明显,我们用 Simulink 将要实现的逻辑用图像的形式表现出来。图形化的设计逻辑明确、清晰,便于交流和维护。对于代码的第一任作者以及以后可能的作者,他们只需要看懂图形,就能知道代码实现了什么功能。而如果不看图,要去重新翻阅成千上百行代码,非常耗时。

对于软件工程师来说,最重要的任务是算法的实现。比如我现在有一个自适应巡航系统,汽车需要根据前车位置、速度来决定自己的跟车速度,以及要不要切换跟车目标,这些 " 做出决策 " 的过程就是逻辑判断,都需要工程师设计。

2, 代码自动生成

在模型开发里,图像化的算法最后依靠工具来自动生成代码。代码效率明显提高,手工代码耗费时间长,且容易出差错。自动代码只要工具好使,就不会有差错,比手工代码质量高。

二:代码书写标准统一

无论软件是自动代码生成还是手工书写,都需要遵循一定的标准。汽车行业为了规范软件形式,提出了很多统一的代码书写标准,比如我们熟知的 MISRA 标准。

MISRA C Coding Standard 是一个工业标准的 C 编程规范,全称是 ( The Motor Industry Software Reliability Association 汽车工业可靠性联合协会 ) ,成员包括了大部分的欧美汽车厂商。

这个标准包括了大概 100 多条 C 语言编码标准,目的是为了帮助汽车厂商开发出安全、高可靠性的嵌入式软件。有些编码标准让其他行业码农看上去都觉得可笑,比如 mi 下面这几条:

Rule 1: 不得使用三元操作符;

Rule2: 所有标识符不得超过 31 字符;

Rule3:不得残留被注释掉的代码;

Rule4:不得使用 goto 以及 continue;

如果完全按照这个标准来书写代码,则你的代码是可读性强、可靠、可移植性强和易于维护的。遵循这个标准对于代码的质量也能起到很好的管理作用,不过 Misra 标准过于严苛,一般企业都会根据实际情况执行。

三:软件架构的统一

代码编写有规范,软件架构就更有统一规范了。

这就是 AUTOSAR ( AUTOmotive Open System Architecture 汽车开放系统架构 ) 。

AUTOSAR 联盟由欧美主要汽车厂商成立,致力于为汽车工业开发一套支持分布式、功能驱动的汽车电子软件开发方法和软件架构标准化方案。也是为了应对越来越复杂的汽车电子系统,在电动化,智能化背景下,汽车 ECU 日益增多,迫切需要一套全新的整车软件设计标准来应对复杂的设计,使基本的软件元素、接口和总线系统能够实现标准化,降低开发成本。

通过 AUTOSAR 架构,整车软件对车载网络,系统内存及总线的诊断功能进行深度管理。AUTOSAR 的分层设计目标主要有三个:

1, 建立独立于硬件的分层软件架构;

2, 为实施应用提供方法论,包括制定无缝的软件架构堆叠流程并将应用软件整合至 ECU;

3, 制定各种车辆应用接口规范,作为应用软件整合标准,方便软件构件在不同汽车平台复用。

AUTOSAR 整体框架为分层式设计,以中间件 RTE 为界,隔离上层的应用层以及下层的基础软件层。

AUTOSAR 的优点在于可以模块化设计,并将 " 配置 " 的理念深入到软件开发中,真正让软件变成可设计的、能即插即用的软件结构。

汽车行业与互联网行业软件开发区别

经常看到一些观点说汽车行业是传统行业,保守;互联网行业是新兴行业,创新有活力。就连同为造车的新势力公司都忙着和传统汽车企业撇清关系。

" 相比互联网行业软件能够快速迭代开发、远程升级,汽车行业只能按部就班走流程来设计软件,因此汽车嵌入式软件是为互联网的码农所不齿的。"

但是,有这样想法的人大概是不了解汽车行业软件开发。

想来想去,两个行业的软件最大的区别是什么?是代码数量还是架构不一样吗 ? 这些只是技术层面的东西,我觉的是汽车软件更侧重安全和可靠性。

互联网的软件,如果有 bug,只需要后台进行推送更新升级就行,顶多造成使用不方便,一般不会有人身事故和财产损失。而汽车软件是容不下一个 Bug,以及任何有歧义的代码。汽车软件有问题轻则会影响汽车正常使用,重则会造成生命财产安全。

而且,汽车软件造成的问题后期保养维护很麻烦,需要安排大量人力物力进行售后,这对于汽车公司都是巨大的财产损失。

所以汽车软件必须小心翼翼,按照以下方法来干活:

· 使用自动代码,因为机器往往比人靠谱,不太会犯错;

· 即使手工代码,也严格按照汽车行业标准来书写,保证没有歧义,没有意外的情况发生;

· 在开发过程中,我们也按照 ASPICE 流程来指导我们的开发和测试,保证软件符合需求,并且质量过关;

· 同时,汽车软件还有功能安全来进行冗余设计,防止软件可能的故障而造成无可挽回的后果。

这也就是因为汽车软件开发有这么多条条框框需要遵守,每一个软件使用前都有这么多流程需要走完,因此,汽车软件基本就跟 " 快速响应 "、" 迭代开发 " 这些名词无缘了。

所以我们一直被造车新势力称为 " 传统造车企业 "。

汽车行业软件工程师都是些什么人

目前汽车行业无论是传统 ECU 开发,还是混动 / 电动控制器 / 自动驾驶都离不开软件工程师。不过汽车行业的码农不同于其他行业,这个行业要求码农们不仅仅要精通代码,还要有以下技能树:

1, 对汽车 / 受控系统要十分了解。无论是传统车还是自动驾驶系统,都需要对汽车有一定的了解,不然无法开发控制算法。而汽车又是个十分复杂的机械系统,不是临时看看资料就能了解的,因此汽车行业的码农都需要有一定的机械学科背景。

2, 电学知识。汽车软件要接收来自传感器的大量的外部信号输入,包括各种数字信号(开关信号)、模拟信号(传感器值),软件工程师有时候需要对这些值进行滤波、计算,转换为自己有意义的输入。因此对于想加入汽车软件行业的初学者也需要一定的电学基础。

3, 需要标定能力。汽车软件很多算法是无法在开发软件的时候得到,需要后期在实车 /Labcar 上实验得到。所以汽车软件的标定功能是强于其他行业的,汽车软件工程师也需要一定的标定能力来测试和开发软件。

汽车软件行业趋势

1, ECU 整合度将提升

早在去年,大众就宣布力争让汽车上只有一个 ECU。在一些供应商巨头内部,确实也在这么做。特别是在 ADAS 和自动驾驶下,整合的 ECU 架构尤为重要。

2, ECU 将承载更多的传感器

未来汽车将需要更多的传感器来感知环境,以及依靠传感器来保证冗余设计。这对 ECU 的能力来说也是考验。不过高级算法与机器学习的发展,有望取代一部分传感器,减少传感器数量。

3, 汽车以太网发展

长期以来,汽车 ECU 都是在一个封闭的网络环境下。不过随着智能汽车技术、物联网的发展,很有可能会催生汽车以太网,实现跨域通信。不过如何保证功能安全,这将又是对汽车软件的一大考验。

作者介绍:何先生,某汽车公司,前标定工程师,现汽车软件工程师

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