新的汽车通讯架构替代CAN 总线的案例

汽车电子系统架构发生了颠覆性变化。它已经持续了近十年，现在正在加快速度。这主要发生在 BEV 初创公司中，因为它们没有历史限制或根深蒂固的喜爱设计，并且可以从电子架构的零基础开始。

特斯拉已经展示了从主要使用以软件为中心和基于 OTA 的系统架构的全新电子设计开始的优势。我认为每个人都了解远程软件更新的优势，并且 OEM 正在投资部署 OTA 软件。

他们需要做的更多，本质上需要抛弃他们当前使用 ECU 和基于 CAN 的网络的剧本。相反，他们需要转向基于以太网和所谓的面向服务的架构 (SOA) 的电子系统架构——越快越好。您也可以将其称为汽车电子的全新系统架构。这将需要很多年，但任何新模型都应该使用全新的架构方法。

本文将探讨这个主题，以及为什么我认为主要汽车原始设备制造商加入这个系统架构变革的潮流很重要。下表是要讨论的主题的摘要。

什么是清洁表架构?

清洁表架构意味着使用可用的最佳新技术，而忽略旧系统架构及其限制和劣势与新技术相比。这始终是一个艰难的决定，因为您不会使用系统、设计、供应链、测试、维护、人员专业知识和其他有价值的基础设施方面的经验库。

您必须为全新的架构开发新的基础架构来替换现有的支持结构，这将需要相当长的时间。因此，全新的架构开发将主要发生在新的汽车模型设计中。随着转向 BEV 和许多新设计，现在是 OEM 转向更好的电子系统架构的好时机。

对于新的汽车系统架构应包括哪些特性，人们达成了很好的共识。它必须是围绕域 ECU 组织的所有级别的以软件为中心的系统架构。这意味着可重用软件平台的层次结构通过应用程序编程接口 (API) 连接，并尽可能在每个 ECU 中使用。API 连接的软件平台是 SOA 的代名词。

SOA 大量用于 IT 和云行业，具有主要优势。它是 Amazon AWS、Azure 以及几乎所有其他使用云平台的人的基础。SOA 的许多优势适用于汽车电子系统。

以太网是汽车电子新总线架构的选择。就速度和物理特性而言，以太网版本有很多种，而且还会有更多版本。这些选择应满足所有汽车要求，并且通常具有从速度、重量到成本等多种优势——如果不是现在，那么在不久的将来。

以太网的一个主要优势是实现网络安全的更好特性。由于未来所有汽车架构都需要内置网络安全和 OTA 更新，因此以太网是不二之选。

CAN总线架构问题

控制器局域网 (CAN) 总线已成为汽车行业的主力军约 30 年，但其功能现在已被一系列以太网版本大大超越。CAN-FD 对 CAN 进行了许多改进，提供了显着优势。CAN-FD 于 2012 年发布，是一个很好的短期解决方案，但不是长期解决方案。CAN-FD 不足以在未来的系统架构中保留 CAN 惯用的主导设计优势。

CAN 总线速度落后于以太网。FlexRay 可以被替代，但经验基础和未来的改进无法与以太网的势头相抗衡。网络安全弱点已被提及，并将成为一个日益严重的缺陷。

CAN-bus 的主要优势是巨大的经验基础和从零件到人员的支持结构。这些优势将在未来几年内下降，只会推迟不可避免的事情。

SOA 和以太网的优势

SOA 定义了软件平台和组件如何使用 API 相互通信。SOA 的一个主要优势是通过服务接口可重用和可互操作的软件平台。这些优势造就了高科技行业庞大的 SOA 生态系统。

SOA的优势带动了芯片、系统和软件平台的增长，并带动了云和SaaS平台的快速扩张。汽车行业已经看到了这些基于 SOA 的 SaaS 和云平台的好处。

人工智能的发展也依赖于未来的 SOA 改进和技术进步。机器学习和神经网络等人工智能领域将增加它们对汽车系统架构的影响。自动驾驶汽车在其高性能计算机系统中尤其依赖人工智能和 SOA。

SOA-以太网创新潜力

SOA 和以太网系统正在获得来自多个行业的巨大投资和创新。与许多汽车系统为汽车专有时发生的情况相比，这已经为汽车行业带来了更多的创新。

SOA-以太网系统的多行业投资将极大地有利于汽车系统架构，包括软件、SaaS和云平台。汽车电子系统中使用的计算芯片、存储芯片、传感器和其他技术也将实现类似的进步和创新。

使用全新架构的 OEM

使用基于 SOA 和以太网的 clean-sheet 架构的公司仅限于 BEV 初创公司。他们追随特斯拉的脚步，其中一些已经超越了特斯拉的成就，因为他们后来开始选择更多的以太网版本和更大的 SOA 生态系统。

自动驾驶汽车初创公司也在使用 SOA-以太网系统架构——至少在他们的 AV 电子系统中是这样。问题是传统 OEM 何时会效仿，如果他们需要令人信服的好处，至少会做测试用例。

概括

无论我称它为清洁表系统架构还是基于 SOA 和以太网的系统架构，它成为主导只是时间问题。SOA-Ethernet的优势太大了，尽快进行转换是有道理的。

主要汽车 OEM 有多次机会使用 BEV 迁移到 SOA-以太网系统架构，因为它们需要对动力总成系统架构进行重大更改。我想传统设计的飞轮动量效应很难改变——尤其是在与特斯拉和其他 BEV 初创公司竞争的紧迫性下。

也许原始设备制造商正忙于在他们的开发计划中引入 SOA-以太网架构，我们将在一两年内知道。与此同时，BEV 初创公司正在构建系统架构优势，这将使它们成为更强大的竞争对手。

将汽车行业的 SOA-以太网颠覆与智能手机行业的 iPhone 颠覆进行比较可能有些牵强。我认为它属于同一类破坏，但需要更长的时间才能发挥出来。至少主要 OEM 的高管了解 iPhone 的影响，并希望他们能够更多地关注 SOA-以太网架构的潜在破坏以及加入这一潮流的公司的优势。