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前言：

隨著汽車朝著“新四化”的趨勢發展，客戶對車輛功能的心里預期也悄然發生著改變。汽車在邁向更高等級自動駕駛的同時，也更加注重提升用戶體驗，例如快速的功能更新和軟件迭代升級，提供個性化、人性化、差異化的功能與服務等。

而這一切都是傳統汽車電子架構所不能實現的。面向服務的軟件架構SOA以其標準化的服務接口、松耦合的服務機制以及可組合擴展的服務特性，為實現“軟件定義汽車”夯實了框架基礎。

SOA是什么？

在IT行業，如果要建立一個中文社區平臺，這個社區平臺既有PC網頁版，也有Android或者IOS版，獲取熱榜列表，那么程序員絕不會為這三個平臺分別寫三種Api，而是以服務的形式，用同樣一個接口為三個平臺提供同樣的內容，至于以什么樣的UI展示，是各自平臺要考慮的事情。這就是SOA架構思想的一種應用。

SOA：Service Oriented Architecture面向服務的架構，是1996年Gartner提出SOA概念，SOA被提出來以后，迅速成為IT行業的一種軟件開發方法論。許多組織從不同角度對SOA進行了描述：

Gartner對SOA的定義：SOA是一種C/S架構的軟件設計方法，應用由服務和服務使用者組成，SOA與大多數通用的C/S架構模型不同之處在于它著重強調家構建的松散耦合，并使用獨立的標準接口；-

W3C對SOA的定義：SOA是一種應用程序架構，在這種架構中，所有功能都定義為獨立的服務，這些服務帶有定義明確的可調用接口，能夠以定義好的順序調用這些服務來形成業務流程；

Wikipedia對SOA的定義：SOA是一種軟件的設計風格，應用程序組件通過網絡通信協議，將服務提供給其他組件；SOA的基本原則是獨立于供應商，產品和技術；

由上可以看出，SOA并沒有一個大家公認的定義！但是SOA的目標及其特性卻是清晰明了的。SOA的目的是一種以構建靈活可變的平臺系統，SOA具有服務間松耦合，無狀態、無依賴；服務內高內聚且完整，可復用、可靈活重組；服務通信標準化等特點。

SOA里面涉及服務，接口、相關角色等概念。

服務指的是實現某種功能的函數或方法，是一個可遠程訪問并獨立執行和更新的離散功能單元；

接口：能夠被其他模塊調用的函數名稱或一個封裝的API；

在SOA中分為服務提供者（實現服務功能（包含控制算法、功能邏輯）的那一方）、服務消費者（使用服務接口，調用服務的那一方）、服務注冊方/代理方（實現服務的注冊/訂閱/發布等）三種不同的角色。

在SOA實際應用中，首先會將業務拆分成不同的業務模塊，每個模塊可以理解成一個服務，服務之間通過標準的接口交互，通過服務和服務接口，簡化了對系統的描述，降低復雜性，若服務接口不變，一個服務發生變化，不影響其他服務，若服務接口變化，可以通過版本管理向后兼容，提高軟件的重用性和擴展性；

整車SOA的優勢

2.1 為什么要在汽車上實施SOA架構？

車輛內部控制器通過傳統總線連接，從而實現通信交互，但是信號的收發關系和路由信息通常是靜態的、不可再更改的，如果后期突然新增節點，這個新“朋友”怎樣從其他節點獲得所需信息呢？

OTA是目前解決車輛在線升級，持續提高用戶用車體驗的好方法，但OTA僅僅是途徑，車輛的電子電氣架構和軟件設計架構能否支持得起功能更新呢？

如果一個新增功能的實現，與車輛原有的系統架構、驅動方式甚至通信方式不匹配，甚至相沖突，那么應該怎樣解決呢？

汽車在不久的將來會在互聯網、物聯網、能源物聯網中都占有重要的地位，那么汽車必須具備開放性、網聯性甚至自主性和自進化性，自動駕駛、V2X、邊緣計算都是目之可見的應用場景，電子電氣架構和軟件平臺架構在面對這樣需求的時候，應如何處理？

為了解決上面的問題，我們需要一個功能可擴展性強，軟硬件松散耦合，標準化接口，支持異構系統集成的電子架構，SOA正好符合上面的要求！

2.2 如何實現整車SOA

汽車EEA的發展使SOA具備了初步的應用條件。所謂分布式EEA，可以理解為汽車電氣系統的軟硬件資源和能力是分散的，分散在不同的供應商手中。ECU的軟硬件開發全部由供應商完成，整車廠主要負責提出設計需求和測試驗證。分布式EEA導致的ECU軟硬件資源和能力的浪費是顯而易見的。不同的供應商負責不同的ECU開發，整車數十個ECU分別負責實現特定的軟硬件功能，然后通過硬線信號或者網絡信號進行交互，這種信息交互方式也被稱為面向信號的通信。

集中式EEA引入域控制器DCU概念，其芯片算力、操作系統以及軟件架構可以滿足業務需求與硬件資源解耦的需求，即有能力通過一套基礎軟件框架去實現SOA的設計思想，從而將底層的硬件資源具備的能力抽象為一種服務供外部使用，并能夠支持一系列的服務管理功能（服務定位、服務發現，服務調用等）。

2.3 整車SOA優勢

應用服務化：各個域將自己所能的提供服務公開化后，才能實現不同域之間的開發與融合，使智能汽車成為可能；

服務部署靈活：SOA的一個基礎，就是“服務發現”機制，即給每個服務分配一個“全局名稱”，通過這個名稱就可以直接找到對應的服務，就好比我們上網時用的“網址” 。基于這個特性，在整車生命周期內，不同的車型配置可做不同的服務部署，對代碼幾乎可以不用改動；

軟件更新靈活：SOA的松耦合特性，可以將功能更新與變更限制在更小的范圍內。當硬件架構需要調整，減少復雜功能涉及的ECU數量，當軟件架構需要更新，一個功能改變只需要更新/升級部分軟件；

通信帶寬優勢明顯：SOA基于以太網通訊，在傳輸速度上相對CAN等傳統網絡占據絕對優勢；

信息更安全：CAN采用MAC和SecOC等明文傳輸，加密等級不高，而SOA通信可以借助強大的以太網加密方案，還可以不斷迭代擴展的；

與現有的互聯網生態融合更方便：SOA的發布-訂閱機制以及服務功能獨立不重疊，是和互聯網SOA及微服務高度契合的，為后續開發更多運用提供無限可能。

SOA對E/E挑戰

3.1從功能定義到服務的拆分

相對于功能分解采用的面向過程開發方法，SOA軟件架構開發使用“用例驅動的開發方法”和“面向服務的分析方法”。用例驅動的開發方法是指從用戶的角度而非開發人員的角度考慮功能需求和系統實現，由用例的開發活動，可以建立需求和系統功能之間清晰的追溯關系，更好的應對快速迭代更新。

面向服務的分析方法則是以業務為中心，在由用例分析得到的系統功能需求的基礎之上，對于業務邏輯進行抽象和封裝，從業務角度尋找候選服務（Service Candidate），從架構角度強調服務的重用性（Resuable）、自主性（Autonomous）以及組合擴展性（Composable）特點，充分發揮SOA設計理念的優勢。

3.2從面向信號設計到面向服務設計

面向信號的設計主要關注點為通信矩陣（包含信號、報文、節點等信息），主要目的是將某節點的某信息通過總線傳輸給需要改信息的其他節點，信息主要為一些物理狀態值及一些控制指令，觸發方式分為周期、事件或混合式。

面向信號的設計在系統設計階段就預先定義好交互行為。SOA的中間件負責控制提供者和消費者之間的通信。中間件分離了應用層與底層通信協議，支持請求/響應模式，有需求才有通信，有效提高帶寬利用率。支持在服務接口中定義復雜的數據類型。

3.3從CAN通訊到ETHERNET通訊

傳統的E/E架構是基于CAN通訊，CAN是一種CSMA/CD的現場總線，而SOA架構的主流中間件例如，SOME/IP等都是基于IP協議通信的。Ethernet具有更高的通信速率、更開放的協議、更好的支持功能增加，所以其更適應下一代網絡架構。

整車SOA發展現狀

大眾在MEB架構上率先采用面向服務的架構，主要由獨立域操作系統，編程語言和軟件框架組成，將軟件劃分為單獨的軟件組件，用以最小化組件之間的功能依賴性，提高軟件的可擴展性和可重用性。

大眾使用CP和AP服務中間件來實現SOA通信，其中CP連接傳感器、執行器和嵌入式ECU，收集信號，通過服務或者信號發給AP，AP封裝服務和云端后臺或者其他AP節點進行服務交互。

豐田提出了中央集中+區域控制器（Central&Zone）架構方案，此方案中按照區域分配區域控制器，區域控制器將本區域內的傳感器信號發送給中央集中控制器，中央集中控制器將控制指令再返回區域控制器，區域控制器收到指令后驅動執行器動作。這種架構方案較域控制器具有空間布置合理、擴展性強等特點。

在現代的通信架構設計中，CAN等其他網絡和以太網共存相當長一段時間，但SOA并不直接和這些網絡通信，而是采用了SOA Adaptor模塊來轉換其他網絡的功能和信息，在車內系統中，同時設計了SOA Gateway節點用于升級安全等級，使用SD Proxy處理服務相關信息、更新和新增服務、通過Service Router來訪問安全或者強相關的服務。