软件定义汽车时代，为什么Arm也要来分一杯羹？

由特斯拉首创的“软件定义汽车”的概念已经逐渐成为主流，并深刻地改变着汽车行业的认知。通过软件定义汽车，可以轻松提供用户改进体验，硬件标准化，广泛的服务部署，并可以持续进行更新及追踪等多项便利优势。

软件定义汽车的变革，使软件与硬件解耦，允许更多公司进入汽车市场，加速汽车技术的变革。而传统的OEM及Tier1厂商，也在软件领域进行着从未有过的投入。

大众集团的 Car.Software 业务部门成立于 2020 年 1 月，其目标是2025年满足60%的集团内部软件开发需求。然而，事实证明该战略比预期的要困难许多。大众 ID.3 是该集团关键的第一辆大众电动汽车，是第一个托管新操作系统的公司。由于软件问题，发布被推迟了几个月，并且也因为软件问题被召回过。

博世则成立了智能驾驶与控制(Cross-Domain Computing Solutions)事业部，拥有17000名软硬件开发工程师，并且携手微软开发软件平台，实现车辆与云端之间的无缝对接。在符合车规级的前提下，双方的目标是在车辆全生命周期内简化和加速汽车软件的开发和部署。

汽车中的软件代码数量越来越多，如今高档汽车已经拥有多达 1.5 亿行的软件代码，分布在多达 100 个电子控制单元 (ECU) 和越来越多的传感器、摄像头、雷达和光检测与测距 (激光雷达) 设备中。但事实证明，软件定义汽车也会变得越来越复杂。

Arm 日前宣布通过与汽车供应链领先企业展开协作，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（Scalable Open Architecture for Embedded Edge, SOAFEE），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得到了业界诸多合作伙伴的支持，主要成员包括AWS、ADLink、Ampere 与CARIAD，此外还包括 Apex.AI、Continental、Green Hills Software、Linaro、Marvell、MIH联盟、红帽、SUSE、Woven Planet、Zing Robotics等。

Arm有理由也有基础推动汽车软件架构开发的革新，目前Arm的产品已广泛应用于汽车市场，包括Cortex-A、Cortex-R以及Cortex-M 处理器，Mali GPU和ISP，以及各种系统IP。根据Arm给出的数据，在IVI及ADAS市场中，Arm架构占有了75%的市场份额。

从软件说开

2019年，Arm宣布推出Casini项目，将Kubernetes技术引入边缘端，并且通过SystemReady 标准化认证方案。SystemReady所体现的标准化是Arm的Cassini项目的标准支柱之一的体现，该计划项目旨在确保在快速增长的边缘生态系统中实现云原生软件体验。 

尽管软件与硬件正在进行着解耦，但对于Arm来说，希望基于Arm的边缘设备更加易于集成，无论是服务器、客户端还是如今的汽车领域。

SOAFEE立足于Casini和SysteReady的成功基础，在汽车产业首度引入云概念，例如具有汽车功能安全和实时性的容器编排。 

“总体来看，车厂跟一级供应商在硬件或软件方面的投入有很多共同部分，因此为了增进投资效率，Arm推出统一的软件定义汽车平台，让大家在平台上进行差异化的功能和服务开发。”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说道。

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

正如邓志伟所述，随着Arm的合作伙伴在软件上的投入越来越大，甚至已经追平硬件研发投入。对此，Arm也必须进行转变，以满足新时代客户的研发需求。

邓志伟从Arm的角度解读了软件定义的意义：“简单来说软件定义就是由软件启动和控制一个特定的功能，但不只如此，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。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，它必须是以云端技术作为开发和构建的基础。”

云端功能及服务被放到车中执行时，底层的硬件必须提供好的扩充能力以应付各式计算处理的需求，包括性能、功耗、实时性，功能安全及保密等要求。“Arm所提供的技术完全能满足这些要求，因此Arm能够由终端的IP技术出发，来完善软件定义汽车的架构以及整合产业链中对于软件定义汽车的要求。”邓志伟说道。

SOAFEE构成

对于SOAFEE，Arm将围绕三部分展开

首先，是SOAFEE——Scalable Open Architecture for Embedded Edge，面向嵌入式边缘的可扩展开放架构，它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。

第二，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。

第三，是Arm会成立一个产业合作的组织来持续完善SOAFEE的设计。

软件定义汽车有以下四点要求：首先，软件必须要具备可移植性。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，需要满足汽车软件特殊的实时性、功能安全以及保密的要求。第四，需要开源。

围绕这四点要求，SOAFEE以Arm Project Cassini中的SystemReady 开放标准为基础，实现底层硬件的抽象化。

云原生汽车软件的开发流程

邓志伟详细介绍了基于云原生概念的汽车软件开发流程。

功能及服务首先会在云端的环境中开发、测试及验证，这些工作需要借助很多的云端技术来完成，这其中包括：Hardware Models 用来模拟硬件的环境，容器提供独立的软件执行环境及虚拟化，CI/CD（持续集成 / 持续交付)负责管理应用及服务的更新，编排器（Orchestrator）负责配置适当的软硬件资源给每一个容器。

在车端，最底层是硬件计算平台，在此之上是固件 (firmware)，作为系统软件与硬件之间的接口。而在系统软件之上包括各种的应用及服务，分别在各自独立的容器中运行，借助容器功能，实现从云端服务到硬件平台的贯穿。

SOAFEE以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，同时以容器及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。

而SOAFEE的另一个重要的贡献，就是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——混合关键编排器（Mixed Criticality Orchestrator）。“正是由于SOAFEE增加了针对汽车行业所特有的安全功能呢，也使得SOAFEE是第一个针对汽车产业，实现真正把云端技术导入到汽车产业，满足汽车产业的架构。”邓志伟解释道。

缩短汽车软件及服务开发周期

通过SOAFEE平台，客户可以在IC开发前就进行应用和服务的计算开发，并且可以针对这些需求定制IC，或者针对IC的规格参数定义决定服务的规模，从而缩短从软件到服务，甚至到整车的开发时间。

目前Arm已经与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，并预计将于 2021 年第 4 季度上市。 该平台目前包括两款产品：

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。

“车厂的核心技术不应该是构建在没有办法区隔化、差异化的领域，比如说操作系统或者是像容器机制，他们的差异化是在应用层和服务上。”邓志伟说道。这也是Arm SOAFEE的核心价值所在——加速产业链相关企业进行差异化的软件开发。