软件定义汽车，谁来“撑”起软件？

随“硬件趋同、软件定义”成为业界共识，软件成为了决定智能车上限的关键要素，其占整车的比重也不断提升。根据德勤测算，预计2030年，软件成本占整车BOM的比重将从目前的不到10%增长到50%。当一半的车身组成都变成软件，汽车行业的话语权无疑也会向软件领域倾斜，企业筛选、判断核心技术的能力就成为了制胜软件定义汽车时代的关键。

世界汽车工程师学会联合会(FISITA)终身名誉主席赵福全就曾指出：软件定义汽车的实质是企业对未来核心技术的判断：“类比传统汽车硬件领域的黑、白、灰匣子，黑匣子是买来用就行的技术，白匣子是必须掌握的核心技术，而灰匣子是能了解、能定义但是不一定非要自己造的技术。”

为辨析汽车软件中的“黑、白、灰匣子”，研究者需要从全局视角出发，针对行业关键痛点制作可“一招制胜的行军图”。

图片来源：国科础石

国科础石正是制图者之一，其与重庆中科汽车软件创新中心联合编撰并发布了《汽车软件全景图（2022年）》，针对“汽车软件分层架构、汽车软件全生命周期开发工具链、汽车软件生态线（玩家及产品）、汽车软件标准线（国内外行业标准）”四大板块展开分析。谈及制图目的时，国科础石产品高级总监孙德立表示：“我们希望和行业上下游玩家协同作战，认清当下的位置，更好地解决问题。”

“协同行业”是国科础石的初心所在，以“础”为名，国科础石立志做汽车软件的“奠基者”。正如孙德立所强调的：作为汽车软件全景图的探索者，国科础石致力于从汽车基础设施层面赋能客户，加速汽车智能化落地。

图片来源：国科础石

软件定义汽车，谁来“撑”起软件？

当下，汽车行业的产品形态和商业模式都在经历剧变：首先，汽车从生产制造型的载人工具转向科技集中型的移动终端；其次，车企的盈利模式从“一次售卖”转变为“预埋硬件+软件付费解锁”，两者的共性就在于软件比重和技术复杂度的提升，这也进一步带动汽车软件架构发生改变。

《全景图》指出，在面向信号的软件架构下，软硬件高度耦合，软件的开发、运行都高度依赖硬件，可谓“牵一发而动全身”，这不仅不利于开发效率的提升，更会对后期的改动和升级造成障碍。由此，面向服务的SOA架构应运而生，这类架构可以将车端的各种功能以订阅服务的形式实现，各服务间得以如“堆积木”一般相互访问、组合拼接，不仅灵活性更强，还可以完成更复杂的功能场景。

架构转换的根本目的是支撑更复杂的应用层功能软件，作为应用层和底层硬件之间的必要“桥梁”，汽车基础软件的“筑基”作用逐步凸显，其市场规模也伴随着智能化风起而水涨船高。据亿欧智库预测,中国智能汽车基础软件市场2025年规模将达到142.5亿元。

SOA软件架构下，底层基础软件主要可分为操作系统和运行中间件层，为功能软件提供运行和开发环境，是用户运行车辆时的“润滑剂”。尤其在汽车从分布式E/E架构转向多核域控架构的当下，要保障异构跨域平台的兼容性；提升自动驾驶任务调度的效率；提供高性能、高安全的数据通信；实现跨平台的软件复用和迁移，这些都需要操作系统及中间件的支持。

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直面SOA，础光中间件助力软件开发提速升级

为此，国科础石推出础光中间件自适应软件平台，据孙德立介绍，这一平台主要提供六种功能：

第一，提供丰富的服务抽象接口和中间件兼容接口，南向提供中间件架构自适应接口，兼容AutoSAR和ROS2中间件服务框架；北向提供统一标准化的车规级抽象接口，提升应用软件的迁移效率。

第二，提供强大的服务治理能力，提供定制化的、全面的高性能服务治理组件，解决SOA架构下服务依赖问题及提升软件稳定性和鲁棒性，让汽车软件开发者更关注与业务实现。

第三，提供实时任务的确定调度和确定执行技术。孙德立表示，这一功能的核心原理在于：基于可配置的用户线程优先级调度策略、触发/非触发式/轮巡调度策略、减少线程数和上下文切换，从而实现实时任务的确定性调度。

图片来源：国科础石

第四，提供高性能数据通信，兼容多种通信方式。随L3进入落地阶段，汽车上的传感器数量会越来越多，对于数据传输的要求也越来越高，为此，础光中间件能基于DDS提供跨域下的通信解决方案。并结合础石OS，从操作系统层优化以太网和共享内存的收发包机制，可以满足百微秒级别的抖动（20-80μs）和时延性能，以及接近物理线速的高吞吐量（950Mbps）。

孙德立补充，国科础石提供不仅可以提供完整的全域通信解决方案；在资源受限的情况下，也可以提供对应的软件产品：包括轻量化DDS，域内和域间ECU和SOC的通信解决方案，解决客户多场景的定制化需求。

第五，提供支撑关键安全系统隔离运行的容器，解决应用之间的相互干扰保障应用安全稳定运行，解决云端车端、车端域控制器之间大规模迁移部署难题，缩短部署周期。

第六，提供强化的Safety & Security安全底座。基于SecOC机制，实现域内/域间通信实现信息安全的可靠传输；基于E2E机制，实现端到端的功能安全通信保障。

此外，要提升软件开发效率，还要关注比操作系统层更为隐秘的中间件层和开发工具链。正如孙德立所言：“工欲善其事，必先利其器。”如果说SOA中间件主要解决的是用户在汽车运行时的体验问题，那么开发工具链针对的就是工程人员开发时的效率问题。

础光工具链，为简化SOA开发而生

实际上，SOA的引入不仅带动软件在车身的比重提升，也将开发方式从“V模式开发”转变为“云原生敏捷开发”，从设计、开发的维度对工具链提出了更高要求。孙德立指出：“即便有好的软件，但若缺少对应的工具链配套使用，开发的复杂度、成本、效率都会受到很大影响。”

对此，国科础石提供了基于云原生的工具链——础光工具链，让智能汽车SOA软件开发与维护更简单。这一工具链主要由云设计空间、云开发空间和云调测空间三部分组成，并针对“协调软件开发和管理流程”，“实现复杂流程下跨团队、跨地域的同步开发”，“快速定位、排查SOA服务中的漏洞”，“SOA设计过程难以标准化、结果难以复用”这四类问题提供解决方案。

图片来源：国科础石

“总而言之，我们希望让智能汽车的软件开发变得简单。”孙德立如是说。

国科础石的每一步战略都紧紧围绕这一最初愿景，就在今年2月初，国科础石面向基础软件的另外一大重点布局——础光操作系统已经正式对外发布其整体规划及开源计划，并将应用在智能汽车座舱域、自动驾驶域的础光Linux进行开源，秉承“技术创新驱动 + 生态开源开放”的理念，为解决汽车基础软件的核心技术问题做出努力。

孙德立表示：“国科础石是一个软件平台提供者，对外希望拉动行业生态，对内旨在牵引各个研究所的最新成果，在业界和研界‘牵线搭桥’，使中国的先进技术率先进入汽车领域，更好地赋能智能汽车供应链。”