CN114103843A - 一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构，系统设有一个VDC中央计算单元，以及四个与VDC中央计算单元通信的VIU区域控制器，四个所述VIU区域控制器分别固定在汽车的左前部，左后部、右前部和右后部，汽车上的电控部件就近连接至VIU区域控制器。本发明软件架构上采用SOA面向服务的开发设计理念，各层级之间接口清晰，基于这种硬件的新型架构，整体提高了开发效率和接口复用，降低了产品问题产生的概率，效率和可靠性都大大提升。

Description

一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构
技术领域
本发明涉及车身电子领域，公开了一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构。
背景技术
传统的汽车电子电气架构中，各个功能模块的ECU是彼此分离的，但因此造成了ECU数量较多，硬件接口线束复杂，而且每个ECU都需要开发MCU软件，各个软件的底层不统一，开发重复度高，无法做到底层接口一致性。然而本发明公开的新型汽车电子电气架构把各个ECU的功能统一归置，应用逻辑集中在中央高性能计算单元VDC中。相关硬件驱动根据区域不同，分布在各个VIU中，整体硬件线束清晰明了。MCU数量大大减少，因此也减少了各MCU底层开发的难度。
目前汽车控制的发展趋势，从之前更多的属于机械控制领域，向着更多电子化的方向在发展，但是这也使得整车的ECU电子控制模块数量越来越多，从而导致整车的硬件线束连接复杂，各个ECU之间的软件控制逻辑耦合严重。在这个背景下，复杂的电子电气架构和汽车主机厂对模块开发需求的增多，以及对开发周期的减少是矛盾的，传统电子电气架构已经无法适用于现在的汽车行业的发展，为了解决这些问题，一种软硬件解耦的新型电子电气架构的诞生势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构，将整车各ECU布局重新整合编排，减少ECU数量，降低硬件接口的复杂度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构，系统设有一个VDC中央计算单元，以及四个与VDC中央计算单元通信的VIU区域控制器，四个所述VIU区域控制器分别固定在汽车的左前部，左后部、右前部和右后部，汽车上的电控部件就近连接至VIU区域控制器。
所述电控部件包括内灯、外灯、车窗、雨刮、门锁、天窗、音响、氛围灯、启停系统、尾门、空调。
所述VDC中央计算单元和VIU区域控制器之间通过太网连接。
所述左前部的VIU区域控制器控制车辆左前侧的所有输出驱动，连接车辆左前侧的所有开关输入；所述右前部的VIU区域控制器控制车辆右前侧的所有输出驱动，连接车辆右前侧的所有开关输入；所述左后部的VIU区域控制器控制车辆左后侧的所有输出驱动，连接车辆左后侧的所有开关输入；所述左后部的VIU区域控制器控制车辆右后侧的所有输出驱动，连接车辆右后侧的所有开关输入。
所述VDC中央计算单元基于SOA的应用逻辑设有SOA服务集合和SOA协议集合，所述SOA服务集合包括场景服务模块、增强服务模块、原子服务模块和IO服务模块，所述SOA协议集合包括应用层模块、传输层模块、网络层模块和链路层模块，实现网关功能和FOTA刷写功能。
所述场景服务模块：根据车型需求不同，定义不同的场景需要；所述增强服务模块：利用下层提供的接口，具有一定的逻辑复杂性，但基本是通用逻辑行为；所述原子服务模块：不涉及和MCAL交互，利用IO服务层提供的接口，执行简单的组合逻辑，无复杂逻辑需求；所述IO服务模块：底层基础模块，负责IO输出和输入，需要和MCAL有交互。
本发明软件架构上采用SOA面向服务的开发设计理念，各层级之间接口清晰，基于这种硬件的新型架构，整体提高了开发效率和接口复用，降低了产品问题产生的概率，效率和可靠性都大大提升。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为软硬件分离的新型汽车电子电气架构原理图；
图2为软件SOA分层图；
图3、4为BLE/UWB找钥匙示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
针对目前汽车控制发展电子化越来越普及的需求，需要把整车电子电气架构，从硬件到软件进行合理规划，合理分层，来避免因为接口过于耦合复杂导致开发效率低下，产品问题居高不下，本发明将整车各ECU布局重新整合编排，减少ECU数量，降低硬件接口的复杂度，软件架构上采用SOA面向服务的开发设计理念，各层级之间接口清晰。
首先，在硬件方面，有一个VDC中央计算单元，和四个VIU区域控制器，VDC和VIU之间通过以太网连接，车身如内灯，外灯，车窗，雨刮，各门锁等电机控制就近连接到VIU区域控制器上。这种就近连接的硬件电气架构，使得线束接口简洁，节省了很多不必要的线束，整车线束成本大大降低。
其次，在软件方面，基于SOA面向服务的软件架构设计理念，将软件接口非为IO服务层，原子服务层，增强服务层，场景服务层，软件层级之间接口清晰明了，易于理解，且很好的和硬件底层软件分离，降低了软件耦合度，减少了软件问题的产生概率，未来的软件复用或修改，也变得更加简单。
硬件模块由一个VDC中央计算单元和四个VIU区域控制器组成，其中VDC和VIU之间通过以太网进行连接，车身输出控制如内灯，外灯，车窗，雨刮，各门锁等电机控制就近连接到VIU区域控制器上，车身输入开关如灯光开关，车窗开关，各门锁开关等也就近连接到VIU区域控制器上。
下面对各个部件详细说明：
VDC：基于SOA的应用逻辑；集成网关功能；集成FOTA刷写功能；
左前VIU：控制车辆左前侧的所有输出驱动；连接车辆左前侧的所有开关输入；
右前VIU：控制车辆右前侧的所有输出驱动；连接车辆右前侧的所有开关输入；
左后VIU：控制车辆左后侧的所有输出驱动；连接车辆左后侧的所有开关输入；
右后VIU：控制车辆右后侧的所有输出驱动；连接车辆右后侧的所有开关输入。
数据通信协议底层基于以太网，SOA的服务发现，服务订阅和服务调用，采用SOME/IP实现，服务集合按IO服务层，原子服务层，增强服务层，场景服务层进行分类。
IO服务层用于底层基础模块，负责IO输出和输入，需要和MCAL有交互；
原子服务层用于不涉及和MCAL交互，利用IO服务层提供的接口，执行简单的组合逻辑，无复杂逻辑需求
增强服务层用于利用下层提供的接口，具有一定的逻辑复杂性，但基本是通用逻辑行为
场景服务层根据车型需求不同，定义不同的场景需要。
如图3、4所示，是以BLE/UWB找钥匙为例，说明服务订阅，服务调用时序图，对于基于SOA面向服务的设计理念，软硬件接口之间，以及各软件层级之间接口充分解耦，对于未来想要加入更多的找钥匙场景会非常简单，涉及的改动量也很小。
本发明公开了一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构。该电子电气架构，主要包括了VDC/VIU分离式的硬件架构，以及基于SOA面向服务的软件架构来共同支撑。主要用于汽车架构设计上，实现软件和硬件的彼此分离，更好的体现高内聚低耦合的特性，减少接口复杂度，提高模块复用度，从而整体上加快开发进度和减少批量问题的产生。软件架构采用SOA面向服务的设计理念，大大提高了底层软件接口的复用度，做到了软件底层和应用层的高度分离。相对于传统汽车电子电气架构，缩短了整体开发时间和测试成本，更加适应现在快速迭代的开发需求。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：系统设有一个VDC中央计算单元，以及四个与VDC中央计算单元通信的VIU区域控制器，四个所述VIU区域控制器分别固定在汽车的左前部，左后部、右前部和右后部，汽车上的电控部件就近连接至VIU区域控制器。
2.根据权利要求1所述的软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：所述电控部件包括内灯、外灯、车窗、雨刮、门锁、天窗、音响、氛围灯、启停系统、尾门、空调。
3.根据权利要求2所述的软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：所述VDC中央计算单元和VIU区域控制器之间通过太网连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：所述左前部的VIU区域控制器控制车辆左前侧的所有输出驱动，连接车辆左前侧的所有开关输入；所述右前部的VIU区域控制器控制车辆右前侧的所有输出驱动，连接车辆右前侧的所有开关输入；所述左后部的VIU区域控制器控制车辆左后侧的所有输出驱动，连接车辆左后侧的所有开关输入；所述左后部的VIU区域控制器控制车辆右后侧的所有输出驱动，连接车辆右后侧的所有开关输入。
5.根据权利要求4所述的软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：所述VDC中央计算单元基于SOA的应用逻辑设有SOA服务集合和SOA协议集合，所述SOA服务集合包括场景服务模块、增强服务模块、原子服务模块和IO服务模块，所述SOA协议集合包括应用层模块、传输层模块、网络层模块和链路层模块，实现网关功能和FOTA刷写功能。
6.根据权利要求5所述的软硬件分离的新型汽车电子电气架构，其特征在于：所述场景服务模块：根据车型需求不同，定义不同的场景需要；所述增强服务模块：利用下层提供的接口，具有一定的逻辑复杂性，但基本是通用逻辑行为；所述原子服务模块：不涉及和MCAL交互，利用IO服务层提供的接口，执行简单的组合逻辑，无复杂逻辑需求；所述IO服务模块：底层基础模块，负责IO输出和输入，需要和MCAL有交互。
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