基于EA的电子电气架构功能设计探讨.docx

随着汽车行业向智能化、数字化和电动化发展，现存大部分汽车的E/E架构由于ECU数量众多、线束繁琐复杂、算力低和功能耦合度高等问题，无法实现高级别自动驾驶和快速OTA（OverTheAir，空中下载技术）升级，从而无法满足人们对汽车的多样化需求。主要的挑战有高级别自动驾驶所要求的实时性和安全性高，人工智能机器学习所需要的大数据量和高带宽需求，还有满足未来多节点连接（比如车路协同、云代驾等）所带来的信息安全问题。为更好地解决上述汽车行业挑战，E/E架构拓扑形式在不断演进，新的通信方式和开发方法也从工业或IT领域引入，给汽车行业提供了丰富的技术参考。

针对E/E架构功能开发方法，其内容和开发思路也发生了变化。本文通过对比传统架构功能开发流程和SOA架构功能开发流程，指出传统架构功能设计环节可能存在的不足，结合具体项目实例，提出一种基于EA的功能设计方法，以满足架构功能开发过程中对功能设计的需求。

1E/E架构功能开发介绍

1.1E/E架构功能开发流程

参考AUTOSAR标准中关于方法论的文档描述，围绕E/E架构功能开发主线，可以将开发流程从上到下，从虚到实，分为4个层级的步骤：产品层、虚拟功能层、系统层、子系统层。

1）产品层：主要定义整车层级的功能需求，属于整车产品定义的范畴，包含整车功能对标分析、功能清单梳理、功能配置管理等。此部分内容不在本文讨论范畴。

2）虚拟功能层：主要定义整车层级的功能交互关系，也就是本论文涉及的内容，一般包含功能定义和功能实现设计两个部分。

3）系统层：主要承接虚拟功能层的输出，对功能实现涉及的逻辑模块进行分配，定义ECU层级的交互关系，包括ECU之间的连接拓扑关系、功能交互时序、ECU接口定义、服务定义、通信定义等。

4）子系统层级：聚焦具体ECU，对承接的功能逻辑模块进一步详细设计，定义应用层软件架构，软件组件SWC之间的接口交互、服务接口设计、SWC运行设计等。

E/E架构功能开发过程层级说明如图1所示。

图1EE架构功能开发层级说明

图1中，产品层级的整车功能分析主要任务为结合市场情况、竞争对手分析、公司战略、终端用户需求和自身产品定位等信息，对整车项目所需要实现的功能进行对标分析，提炼出所需要实现的功能清单和配置信息，输出给到E/E架构进行功能实现。

对于虚拟功能层的整车功能设计环节，承接产品层级输出的功能清单，对清单上的每一个功能进行定义，拆分功能用例；功能实现层面，对某一具体功能用例，进行功能实现设计，包括功能逻辑模块设计、模块交互设计、状态机等。

而系统层级和子系统层级设计，则是依据上述功能设计环节的输出结果，对其中的功能逻辑模块进行具体ECU或SWC的映射，映射关系可以是一对一或多对一；对交互接口进行进一步详细细化，区分ECU间或ECU内部接口，定义内外部接口的类型、协议和数据类型。这一步做完后，即可提炼出对具体ECU的功能逻辑需求和接口需求，用以指导Tier1的开发。

1.2功能设计流程需求分析

由上述分析可知，虚拟功能层所包含的功能设计位于产品分析和系统层设计之间，是从整车层级过渡到ECU级的重要环节，是功能实现过程中从虚到实的关键映射步骤，其需求一般包括以下内容。

1）需要高效全面地转化需求。产品分析重在需求开发，是以用户为中心，服务于用户体验，借用非工程化的语言描述其功能需求；系统设计重在工程实现，考虑有限的成本和周期，用工程化的方式导出Tier1的相应需求，这就要求处于中间环节的功能设计过程具备简洁高效地将用户语言转化为工程语言的能力，同时保证产品需求的实现完整性和可追溯性。

2）功能设计广度和深度要求高。传统的E/E架构功能开发过程中，功能设计到系统层即结束，考虑不同ECU之间的交互设计即可；SOA理念下的E/E架构功能开发过程包括功能设计、服务设计、模块设计、通信设计等步骤，功能设计需满足后续服务设计和模块设计的不同需求，由于已经深入到子系统层级，需要考虑的设计广度和深度大大提高。

3）功能设计尽量做到可以复用。SOA理念的核心思想是追求解耦和复用，以便达到快速应对需求变化，快速迭代产品的目的。这种思想或理念理应贯穿整个架构开发流程。目前在基于SOA的E/E架构开发过程中，系统层级和子系统层级的设计已经引入了面向服务的设计思想，将每个服务设计为具体业务逻辑的封装，具有明确定义的接口，并可被独立地实现，每个服务都是独立的单元，具备自洽和重用的特性；功能设计环节亦是需要考虑，利用已有的成熟功能设计，快速迭代，快速转化日益变化的产品需求，进而提高整个开发流程的效率。

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