1、面向效劳架构SOA汽车软件研发体系 Page 10面向效劳架构(SOA)的汽车软件研发体系目 录 TOC o 1-3 h z u 一、 概述 3 二、 为什么要引入SOA汽车软件 3 三、 如何有效的开发SOA汽车软件 6 四、 SOA汽车软件创新平台 13概述随着汽车智能化、网联化、共享化的趋势，终端用户对车辆功能的预期也悄然发生着改变，汽车在实现高等级自动驾驶/辅助驾驶功能的同时，也更趋向于提升用户体验，例如满足快速的功能更新和升级，可以提供个性化、人性化、差异化的功能与效劳等。面向效劳的软件架构(Service-Oriented Architecture)正为未来的车辆软件效劳提供良好的
2、解决方案。不同于传统汽车电子电气架构中面向信号的架构，面向效劳的软件架构(SOA)通过标准化的效劳接口，松耦合的效劳机制以及可组合扩展的效劳特性，结合未来以高性能计算平台域控制器为核心的集中化电子电气架构，将成为未来汽车领域“软件驱动创新的技术根底。为什么要引入SOA汽车软件SOA是一种软件架构，同时也是一种软件设计方法和理念，在IT领域已有数十年的应用经验。SOA具备松耦合、接口标准可访问和易于扩展等特点，使得开发人员能以最小的软件变更应对迭代多变的客户需求。在智能网联汽车中，大量的功能需要控制器ECU间的协调工作来实现，当前ECU 间基于信号(Signal-Oriented)的点对点通讯将
3、会变得异常复杂，且不具备灵活性和扩展性，微小的功能改动都会引起整车通讯矩阵的改动(图1)。因此，联合电子将SOA引入到当前汽车软件设计中(图2)，车辆功能被以面向效劳的设计理念架构为不同的效劳组件，有别于面向信号的传统架构，SOA中的每个效劳都具有唯一且独立互不影响的身份标识(ID)，并通过效劳中间件(Service Middleware)完成自身的发布，对其他效劳的订阅以及与其他效劳的通讯工作。由此，SOA良好的解决了传统架构中因个别功能增减/变更而导致整个通讯矩阵与路由矩阵都要变更的问题。更进一步，由于其接口标准可访问的特性，效劳组件的部署不再依赖于具体特定的操作系统和编程语言，在一定程度
4、上实现了组件的软硬别离。图1 面向信号的架构(Signal-Oriented Architecture)图2 面向效劳的架构(Service-Oriented Architecture)如何有效的开发SOA汽车软件对于汽车行业而言，SOA是一套新引入的技术，需要一套有效的流程、方法和工具，用以解决如下三个问题：1) 如何分析和设计效劳架构，2) 如何建模和记录效劳架构，3)如何部署和实现面向效劳的软件。1) 如何分析和设计面向效劳的架构“分析和设计效劳架构的过程是从客户需求到SOA软件架构产出的分析过程，相对于传统汽车软件开发采用的基于功能分解的面向过程分析方法，“用例驱动的开发方法和“面向效
5、劳架构的设计方法是SOA软件架构开发的两个主要特点。用例(Use Case)驱动的开发方法(图3)指从用户的角度而非开发人员的角度考虑功能需求和系统实现，重视从系统外部观察对系统的使用。由用例驱动的开发活动，可以建立需求和系统功能之间清晰的追溯关系，更好的应对智能网联产品需求的快速迭代更新。面向效劳的分析方法(图4)那么是以业务为中心，在由用例分析得到系统功能需求的根底上，对业务逻辑进行抽象和封装，从业务角度寻找候选效劳Service Candidate，从架构角度强调效劳的重用性(reusable)、自主性(autonomous)以及组合扩展性(composable)特点，充分发挥SOA设计
6、理念的优势，而不是仅仅作为技术实现方式。 图3 用例驱动的开发方法图4 面向效劳的分析方法2) 如何建模和记录面向效劳的架构标准化的建模语言和统一化的文档结构，对提升架构的开发质量、实现架构内容的有效传递具有重要作用。SysML语言和Arc42模板可以作为SOA软件架构的标准语言和文档结构模板。系统建模语言SysMLSystem Modeling Language是由统一建模语言UMLUnified Modeling Language扩展而来的标准化系统建模语言，能够准确表达系统及其组件的需求、行为、结构和属性。Rhapsody软件支持SysML建模，并提供了自动化功能，提高建模效率，同时保证
7、与用例的追溯关系。Arc42明确定义了架构文档的结构，通过统一化的文档，提升开发团队中的信息传递效率和质量。如以下列图5显示，联合电子使用SysML语言，Rhapsody建模工具以及Arc42架构模板进行应用效劳架构的开发。图5 SysML语言，Rhapsody工具和ARC42开发模板3) 如何部署和实现面向效劳的软件“部署和实现面向效劳架构的软件的过程是以SOA软件架构为设计输入，最终开发实现出软件产品的工作过程(图6)。主要包括 1)对效劳接口行为的开发和实现，完成效劳接口与效劳主体逻辑的绑定；2) 针对目标运行环境，完成对效劳接口参数，效劳主体运行参数的配置；3)效劳接口与应用程序策略逻
8、辑的集成编译。AUTOSAR Adaptive 组件封装了SOA软件底层的通讯细节(包括SOME/IP协议，IPC等)，同时提供代理(Proxy)-骨架(Skeleton)模型，该模型以C+面向对象语言描述，方便上层应用开发人员调用标准效劳接口(API)进行开发。Application Design Model是该模型另一种可配置的呈现，开发人员通过使用相应的配置工具对Application Design Model进行描述和配置，即可实现基于SOA效劳架构的软件落地和部署。联合电子使用AUTOSAR Adaptive组件完成SOA效劳架构软件的开发(图7)：图6 部署和实现面向效劳的软件图7
9、 应用软件设计模型SOA汽车软件创新平台联合电子开发的域控制器XCU ，提供了部署SOA汽车软件的平台。在硬件方面，XCU具备高算力处理器芯片和多路车规级以太网通道；在软件方面，XCU搭载POSIX操作系统和AUTOSAR Adaptive平台。根据SOA软件开发方法，可从两个切入点开展SOA汽车软件平台的开发。1)自下至上，从车辆根底功能/信号出发，将已有的应用功能逻辑/信号(eg:车辆车速信息)抽象或封装成效劳组件，这类组件被称为根底效劳层(Basic/Platform Service Layer)组件，具有最高的可复用性和可组合性，这些组件将为上层(业务效劳层Business Service Layer)的效劳组件提供最根底的支持。2)自上而下，从整车业务逻辑和用例出发，结合各领域的核心业务知识，设计业务效劳层(Business Service Layer)的效劳组件；同时，遵循效劳组件的复用性和自主性等原那么，向下设计规划根底效劳层(Basic/Platform Service Layer)的效劳组件(图8)。图8 基于域控制器(XCU)的SOA效劳架构