随着汽车电子电气架构的演进，汽车开发者致力于提供先进驾驶辅助系统（ADAS）、车载信息娱乐系统（IVI）、电气化动力系统和自动驾驶等功能，也因此正面临着代码日益复杂的挑战。为了满足这些不断演进的消费者需求，计算必须变得更加集中化，而软件对实现这个目标至关重要。

　　为了快速无缝地满足当今软件定义汽车的需求，一个标准化的框架必不可少。

　　近日，Arm召开媒体分享会，宣布推出新的软件架构和参考实现——面向嵌入式边缘的可扩展开放架构SOAFEE（Scalable Open Architecture for Embedded Edge），以及两款新的参考硬件平台，旨在加速实现汽车产业软件定义的未来。

　　SOAFEE如何改变软件定义的未来

　　软件定义可以理解为，由软件启动和控制一个特定的功能，但一个完整的软件定义还必须包含对底层硬件的抽象化，从而实现同样的软件在不同的硬件上都能顺畅运行。

　　“SOAFEE是一套新的软件架构和开源参考实现，既可满足汽车的实时和安全需求，又能充分利用基于云原生开发的优势。” Arm汽车和物联网事业部副总裁Chet Babla强调，SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 开放标准为基础，来实现底层硬件的抽象化。

　　SOAFEE——面向嵌入式边缘的可扩展开放体系结构（图源：Arm）

　　另外，软件定义还必须要能具备不断升级和更新的能力，而且是要以云端技术作为开发和构建的基础，为整个产业链带来非常显著的益处。不难理解，SOAFEE框架能够增强经过验证的云原生技术，这些技术可以与汽车应用中必需的实时和安全功能一起大规模协作，同时也能让其他实时和安全关键型的应用受益。

　　在云端，SOAFEE不只会去构建相同的软件环境，同时也会构建虚拟的硬件环境Virtual ECU，以确保云端与终端间的一致性。另外，SOAFEE将编排器改进成为能够处理功能安全及实时需求的软件模块。从上述设计和特性来看，SOAFEE有望成为推动软件定义汽车的重要技术架构。

　　软件定义的未来需要云原生技术（图源：Arm）

　　从当前行业发展来看，产业的快速发展需要汽车新应用的开发也尽可能实现快速和无缝，对开发者提出了新的要求。SOAFEE的即时可用性能够助力云开发者利用其专业知识，为基于 Arm 技术构建的移动出行的未来做出贡献。

　　汽车领域，软件定义的功能将提供安全的、新的车载体验和功能，以满足消费者的需求和预期，为主机厂、Tier1厂商、软件厂商以及云服务提供商开启新的收入来源以及与客户互动的机会。有数据显示，软件定义的实现可为车厂创造每台车多达2600-7500美金的额外利润。对IC设计及软件供应商而言，可以更好地实现产品的差异化，同时软件定义也会让更多的云端应用开发者加入汽车创新的行列。消费者也会更满意定制化的汽车功能及使用体验。

　　尽管软件定义汽车的价值显而易见，但也能看到其中对软件的要求和其它技术挑战。

　　软件定义汽车的需求：首先，软件必须要具备可移植性，一份软件要能够在不同的硬件当中去执行；第二，软件必须以云端的技术来开发构建和升级，让整个软件的开发和维护成本能够降到最低；第三，由于汽车产业的特殊要求，软件定义汽车的软件必须能够处理实时性、功能安全以及保密的要求；最后，软件必须要去符合开放式的架构，因为开放式的标准才能创造更大的生态系统，让所有人都能参与其中。

　　除了设计上必须具备符合不同要求和多项强制功能外，还需要提供数百个功能选项，其可能变量会以几何倍数扩增。对习惯于传统汽车开发模式的车厂来说，这是相当重大的改变。传统上，每辆汽车的电子控制单元（ECU）都已搭载了精密编程的软件栈，而且针对硬件与软件往往也经历过严格的安全评估。随着域控制器与区域控制器的导入，现在汽车的硬件架构已出现变化，它们往往需要构建在域控或区控运行多项功能、性能更强大的微处理器上。因此，行业需要一套可以进行大规模开发、测试与提供各项功能的方法，将干扰与相互依赖性降到最低。

　　Babla强调，SOAFEE能够去满足所有的这些需求，并且为实现软件定义汽车打下基础。对于SOAFEE的推出初衷及其价值和意义，他从消费者、产业链等多个角度进行了分享：

　　首先，消费者对汽车的需求越来越多，比如联网功能、自动辅助驾驶功能以及电力系统性能提升等，这些复杂的功能和服务已经超过了传统分散式ECU及MCU系统架构的服务范畴。因此，在硬件方面，集中式计算平台将会是未来的主流。与此同时，实现这些复杂功能的软件也随之越来越复杂，软件开发和维护的成本会变得非常高，因此利用云原生技术去改进软件的开发、构建、管理、更新的效率变得越来越重要。

　　其次，从产业链发展趋势来看，主机厂和Tier1厂商都认识到，随着汽车软硬件越来越复杂和先进，他们必须掌握更多的软硬件技术才能满足市场的需求，从而创造自身价值。车辆的差异化将从车辆的换代升级、或在销售渠道选择发动机规格与信息娱乐系统，转变成在整车的生命周期中一路保持领先的能力。因此，目前车厂和一级供应商在软件开发方面不断投入，甚至去主导IC的设计，这些改变在过去是很难想像的。

　　总体来看，主机厂和一级供应商在软硬件方面的投入有很多重复的部分，因此为了增进整个投资的效率，如果能够有一个统一的软件定义汽车平台作为大家开发的基础，让产业链企业能够在这个统一的平台上去进行差异化功能和服务的开发，将会使所有产业链中的企业和用户受益。

　　对于选择在此时推出此软件平台的时间节点，Babla回答：“汽车产业正处于一个关键拐点，整个供应链，从IP设计商到汽车制造商，都在进行重新验证和定义。汽车产业期待Arm及其生态系统帮助加快实现软件定义未来的愿景。凭借Arm在产业供应链上的独特地位，我们主导了这项开发合作，针对汽车应用的安全和实时需求，设计和提供标准、软件和开发者资源以及专用的处理平台。”

　　SOAFEE是汽车制造商、系统集成商、半导体、软件和云技术领先企业等携手合作的结晶，为软件定义汽车开发了基于开放标准的新架构。此外，由这些领先企业组成的专家小组还为SOAFEE定义了参考实现，并将其作为免费的开源软件，实现广泛原型设计、工作负载探索和早期开发。Arm与领先的商用解决方案供应商携手合作，以最大限度地提高兼容性，并为功能安全设计提供更快的途径。

　　目前，SOAFEE的第一个版本已经开放下载，包含了启动云原生的所有基本模块，所有相关的信息都可以在此链接SOAFEE · GitLab （arm.com）中找到。同时，硬件参考平台也已经开放预订。

　　软件定义汽车趋势下，给硬件带来了哪些挑战？

　　软件定义汽车虽然可以定期更新，它的基本硬件，包括传感器、运算模块、资料总线与其它随车辆出厂搭载的技术，则不太可能改变。这带来的挑战在于如何提供一个硬件平台，使其拥有足以处理还未发生的复杂使用场景所需的运算力、弹性与容量？

　　汽车原本的产品周期就相当长，一台汽车动辄使用 10年也并非罕见，目前已经有许多相关厂商为此规划高耐用性的产品或是使用更容易置换与维护的模块化设计，虽然汽车仍会由于各种原因不得不在产品平均使用年限前报废，不过随着软件定义带来的持续功能提升，未来汽车的使用平均年限势必会延长， Arm认为接下来软件定义汽车将需要确保硬件能够维持 10年以上的可靠性。以软件为中心的设计方法意味着开发模式的改变以及持续可靠的硬件能力。

　　可以简单理解为，软件定义汽车产业势必将硬件转向能够执行更复杂功能、性能更强且升级更容易的微处理器和车用芯片等硬件产品。

　　由于软件定义汽车的重要性，Arm早就规划一系列针对车用电子的高度安全性产品，同时应对车用领域的各项不同需求，提供包括 CPU、GPU、 ISP等车规安全性版本。Arm的车用CPU、GPU与ISP等系列产品带来了汽车在功能安全与虚拟化方面所需的性能与功能，让汽车软件开发者实现工作负载隔离以及获得云原生软件开发的体验。软件定义汽车的确需要庞大的生态系统的支持，包括商业与开源软件供应商、应用的开发厂商、云计算服务供应商，以及各种工具与服务。

　　同时，Arm还与行业伙伴共同开发了两款不同用途的硬件参考平台：一个是工程开发平台 ADLink AVA Developer Platform，另一个是可以联结车载系统的实车测试用平台ADLink AVA-AP1。二者都具备三个高速的扩充接口，用来增加不同目地的处理器，例如GPU或ML加速器等。通过两款新的参考硬件平台，汽车产业能够在产品商业化之前，在基于Arm架构的高性能芯片上进行工作负载对算力需求的探索和测试

　　写在最后

　　软件定义汽车离不开庞大的生态系统的支持，包括商业与开源软件提供商、应用程序开发厂商、云服务提供商，以及各种工具与服务。得益于Arm在软硬件协同领域的独特地位，汽车产业将目光投向了Arm。除了AWS、ADLink、Ampere与CARIAD外，这项计划已经获得整个供应链中领先企业的广泛支持，包括Apex.AI、Continental、Green Hills Software、Linaro、Marvell、MIH联盟、红帽、SUSE、Woven Planet、Zing Robotics等。

　　Arm与伙伴们紧密合作，基于多年来在汽车、物联网、云与移动设备领域的累积，为汽车行业带来革命性的进展，并持续推动创新。综合来看，Arm生态系统已准备就绪，迎接软件定义汽车的挑战，并已做好准备来支持当前车辆的开发与未来的升级。