Arm进军汽车软件，SOAFEE新架构如何定义未来？

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）汽车的硬件架构正在由传统分散式EUC系统架构转向域控制器等集中式计算平台。那么汽车的软件架构也应该随之发生转变。现在市面上出现了非常多的云端技术试图来做支撑，但仍然有不少痛点需要解决，比如功能安全、实时性要求等。处理器架构的领导厂商Arm看到了这一问题的关键，现在Arm正式推出面向嵌入式边缘的可扩展开放架构（Scalable Open Architecture for Embedded Edge, SOAFEE）。
 
近日，Arm 汽车和物联网事业部亚太区合作伙伴关系高级总监邓志伟指出，SOAFEE最大的特点是把在container技术中加上混合关键编排器（Mixed Criticality Orchestrator），让整个云端的云原生技术的元素能够加上功能安全、以及实时性的特性。SOAFEE将是一个统一的软件定义汽车的平台，为厂商提供差异化功能和服务开发的基础。
 
具体来看，首先，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。
 
其次，它拥有是一个能够执行SOAFEE，以及开发各式功能及服务的硬件参考平台。
 
再者，Arm将成立一个产业合作组织来持续完善SOAFEE的设计。
 
目前，SOAFEE的第一个版本已经开放下载，硬件参考平台已经开放预订。同时Arm以及行业领先厂商也成立了SOAFEE的专家小组 (Special Interest Group) 作为产业合作的组织。这些新资源的投入，将能够加速软件定义汽车的实现。

基于云原生 (cloud-native) ，SOAFEE如何满足软件定义汽车的需求

邓志伟解析，汽车最底层是硬件计算平台，上层是固件，做为系统软件与硬件之间的接口。系统软件之上承载各用应用及服务，他们分别在各自独立的环境中运行，这个环境我们称为容器(container)。在以云原生 (cloud-native) 为概念运行的系统中，这些container是在云端的环境中开发、测试及验证，然后，再经由一个编排器（Orchestrator）的软件模块，配置适当的软硬件资源给每一个container中的应用与服务，使它们能够在汽车中执行它们的工作，同时在云端另一个CI/CD (持续集成 / 持续交付) 的模块将负责管理，应用及服务的更新。
 
对于SOAFEE来说，首先SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 的开放标准来统一硬件及固件与系统软件的接口，达到第一层的抽像化。同时，SOAFEE以管理程序 (hypervisor) 来管理不同操作系统之间共享资源的问题，以container run time 及 HAL （硬件抽像层，Hardware Abstraction Layer） 作为另一个层级的抽像化。


 
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。正如前面提到的，SOAFEE的另一个重要的贡献就是将编排器 (orchestrator) 改进成为能够处理功能安全及实时需求的软件模块。综合这些设计，我们希望SOAFEE能成为推动软件定义汽车的重要里程碑。

使用SOAFEE 参考软件栈的硬件开发平台，助力开发工程师

目前，Arm与ADLink 携手合作，在兼容 SystemReady 的新开发平台上提供出色的性能，帮助加快产品上市，新的开发平台是由基于Arm Neoverse的Ampere Altra内核驱动，能让开发者通过使用SOAFEE 参考软件栈，针对智能座舱、ADAS、动力系统和自动驾驶等应用，在基于Arm架构的芯片上实现工作负载的探索和开发。
 
该平台是由一套开发者工作站和坚固耐用的车载产品组成，现已开放预订，并预计将于2021年第4季度上市。  
 

 
其中，AVA 开发者平台是一款高性能、32 核可扩展的计算系统，针对实验室开发而构建，能够运行自主工作负载。它让开发者能够充分利用加速器硬件，为高性能CPU提供补充。
在车载原型设计和测试方面，高性能的AVA-AP1搭载80核配置，提供更高的CPU性能和额外的IO功能，并包括一个安全处理器，可使用真实传感器实现车载执行。

为什么软件定义汽车越来越重要？

软件定义汽车，这个软件不再是通过软件启动和控制一个特定的功能，邓志伟认为，它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。另外，软件定义还必须要能具备不断升级和更新的能力，必须是以云端技术作为开发和构建的基础。
 
它将给车厂及一级供应商带来非常大的好处，首先软件开发成本大幅降低，因为传统的整个开发流程大约需要三到四年，并且IC性能可能无法跟上应用及服务的需求，而现在在IC规格定案之前，可以通过 SOAFEE及硬件开发平台，来决定应用及服务的计算需求。其次，通过售后不断推出创新服务，持续为车厂创造营收来源。报告显示，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，他们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。
 
那么Arm在软件定义汽车当中扮演的角色是什么？它并不仅仅是提供一个SOAFEE软件架构，比较可贵的是Arm在定义软件架构时，是以开放的理念为出发点的。
 
对此，邓志伟表示，不同的CPU、IP架构如何合作，在软件层面最关键的一点在于将整个界面标准化，而这个标准必须是开放的，借由这个开放的标准让各种不同的架构做沟通，让更多创意跟更有效率的架构在不同的系统中得到实现。他进一步表示，SOAFEE是一个开源的架构，即便汽车底层硬件架构不是Arm的架构，只要符合与软件之间的标准界面，就仍然可以适用SOAFEE。
 
小结：
 
新能源汽车、汽车智能化正在蓬勃发展，这为传统的汽车产业带来了许多变化，Arm认为现在就是在一个对的时间点去导入新的技术、新的观念，Arm新技术将助力汽车产业拥抱软件定义的未来。