芝能智芯出品

軟件定義汽車（SDV）架構(gòu)正引領(lǐng)汽車行業(yè)向智能化、靈活化和可持續(xù)化轉(zhuǎn)型，遠(yuǎn)程控制硬件技術(shù)作為其核心驅(qū)動(dòng)力，深刻改變了電子電氣（E/E）架構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)。

我們根據(jù)《Software-Defined Vehicle Architectures with Remote Controlled Hardware》介紹，一起看一下OA TC 18遠(yuǎn)程控制協(xié)議（RCP）的應(yīng)用、以及以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)的突破與挑戰(zhàn)。

Part 1

軟件定義汽車

電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)

傳統(tǒng)硬件定義汽車的E/E架構(gòu)以功能本地化和專用硬件為核心，每個(gè)功能模塊（如動(dòng)力控制、車身控制）由獨(dú)立的電子控制單元（ECU）實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)關(guān)ECU負(fù)責(zé)連接多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。

這種架構(gòu)在早期因其確定性和成本效益而廣泛應(yīng)用，但隨著汽車智能化需求的增長(zhǎng)，其弊端日益凸顯。

● 軟件開發(fā)的復(fù)雜性成為主要瓶頸。

◎由于各ECU的軟件由不同供應(yīng)商開發(fā)，呈現(xiàn)“黑箱”特性，汽車制造商（OEM）在集成新功能時(shí)需對(duì)多個(gè)模塊進(jìn)行適配，開發(fā)周期長(zhǎng)且成本高。

◎軟件更新的碎片化問題顯著，功能升級(jí)或漏洞修復(fù)需逐個(gè)更新分散的ECU，操作繁瑣且效率低下，硬件擴(kuò)展性差，新增功能往往需要額外硬件，導(dǎo)致物料清單（BOM）成本激增，上市時(shí)間被拉長(zhǎng)。

◎最為關(guān)鍵的是，專用硬件的資源利用率低，難以充分發(fā)揮計(jì)算潛力，限制了汽車在智能化和性能上的進(jìn)一步提升。

● 演進(jìn)式SDV架構(gòu)通過分布式計(jì)算和區(qū)域化設(shè)計(jì)，部分緩解了傳統(tǒng)架構(gòu)的局限性，將軟件和計(jì)算資源集中在中央計(jì)算單元和區(qū)域控制器，輸入/輸出（I/O）操作則在區(qū)域節(jié)點(diǎn)和部分終端節(jié)點(diǎn)聚合。

設(shè)計(jì)減少了布線復(fù)雜度和成本，并通過中央計(jì)算單元的統(tǒng)一處理提升了計(jì)算效率。例如，區(qū)域控制器可以整合多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，優(yōu)化自動(dòng)駕駛或車身控制功能的實(shí)現(xiàn)。

演進(jìn)式架構(gòu)仍存在顯著不足，硬件成本居高不下，高性能中央計(jì)算單元和區(qū)域控制器的需求增加了BOM成本。

軟件更新的碎片化問題依然存在，不同區(qū)域的軟件版本難以協(xié)調(diào)，OTA（空中下載技術(shù)）部署效率受限，分布式軟件的復(fù)雜性增加了開發(fā)和測(cè)試難度，各區(qū)域間的協(xié)同管理需要精密設(shè)計(jì)，維護(hù)成本較高。這些問題表明，演進(jìn)式架構(gòu)雖有所改進(jìn)，但仍未完全滿足智能化汽車的動(dòng)態(tài)需求。

● 徹底的SDV架構(gòu)代表了E/E架構(gòu)的未來方向，通過完全集中化的計(jì)算和軟件管理，徹底顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，將所有軟件和計(jì)算資源集中在高性能中央計(jì)算單元，區(qū)域節(jié)點(diǎn)僅負(fù)責(zé)I/O聚合，無需運(yùn)行復(fù)雜軟件。

這種集中化設(shè)計(jì)極大簡(jiǎn)化了OTA部署，功能升級(jí)和漏洞修復(fù)可通過單一入口完成，顯著提升效率。優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在ECU整合和成本優(yōu)化上。通過減少ECU數(shù)量，BOM成本、裝配成本和測(cè)試成本大幅降低。

傳感器融合、數(shù)字孿生和人工智能（AI）的深度應(yīng)用，進(jìn)一步增強(qiáng)了汽車的智能化能力。

數(shù)字孿生技術(shù)可實(shí)時(shí)模擬車輛狀態(tài)，為故障預(yù)測(cè)和性能優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，支持神經(jīng)計(jì)算和云計(jì)算的集成，使汽車能夠動(dòng)態(tài)加載新功能，如自動(dòng)駕駛算法的持續(xù)迭代，從而在整個(gè)生命周期內(nèi)創(chuàng)造增值服務(wù)。這種架構(gòu)的靈活性和可擴(kuò)展性，為SDV的規(guī)�；瘧�(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

Part 2

遠(yuǎn)程控制技術(shù)

在SDV架構(gòu)中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

OA TC 18遠(yuǎn)程控制協(xié)議（RCP）是SDV架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)軟件硬件解耦的關(guān)鍵技術(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)物理接口的遠(yuǎn)程控制與管理。

RCP的目標(biāo)包括網(wǎng)絡(luò)化的物理接口控制、外圍設(shè)備發(fā)現(xiàn)與配置、標(biāo)準(zhǔn)化的遠(yuǎn)程訪問機(jī)制，以及支持網(wǎng)絡(luò)寄存器讀寫等功能。在安全性和功能安全方面，RCP需滿足嚴(yán)格的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保時(shí)間同步和可靠運(yùn)行。

在實(shí)際應(yīng)用中，RCP通過客戶端-服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的集中控制。

例如，在車門控制場(chǎng)景中，中央計(jì)算單元作為RCP客戶端，向車門ECU上的RCP服務(wù)器發(fā)送控制指令（如解鎖或自動(dòng)開關(guān)）。RCP服務(wù)器通過I2C或I2S等物理接口操作硬件，并實(shí)時(shí)反饋車門狀態(tài)（如鎖狀態(tài)或關(guān)閉程度）。

這種集中控制機(jī)制減少了非標(biāo)準(zhǔn)化軟件的開發(fā)需求，簡(jiǎn)化了多功能模塊的協(xié)同管理。

通過寄存器映射，RCP還能動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)和配置硬件端點(diǎn)，確�？刂频木珳�(zhǔn)性和可靠性。RCP的應(yīng)用使SDV架構(gòu)能夠以軟件為核心，靈活調(diào)度硬件資源，大幅提升系統(tǒng)效率。

RCP的實(shí)現(xiàn)離不開高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸支持，而IEEE 1722標(biāo)準(zhǔn)為其提供了關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)框架。

IEEE 1722支持L2（數(shù)據(jù)鏈路層）和L5（應(yīng)用層）通信，兼容Linux和AUTOSAR classic操作系統(tǒng)，并與MACsec和AVB/TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)無縫集成。這種融合使RCP能夠在復(fù)雜的汽車網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)低延遲、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。

以音頻傳輸為例，IEEE 1722通過流預(yù)留機(jī)制（802.1Q）確保音頻數(shù)據(jù)的確定性延遲，支持時(shí)間同步和非時(shí)間同步操作，且與物理層無關(guān)。

這種特性使RCP能夠高效管理音頻相關(guān)的物理接口，滿足車內(nèi)娛樂系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和音質(zhì)的高要求，IEEE 1722的兼容性使其能夠適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，為SDV架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展提供了靈活性。

融合IEEE 1722也增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，需要精確的時(shí)間同步和帶寬分配，以避免數(shù)據(jù)擁堵或延遲超標(biāo)。

以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)是SDV架構(gòu)中一項(xiàng)重要的支持技術(shù)，利用以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)音頻網(wǎng)絡(luò)的布線成本和復(fù)雜性，基于10BASE-T1S和100BASE-T1以太網(wǎng)幀，通過gPtP（通用精確時(shí)間協(xié)議）實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，確保音頻樣本的準(zhǔn)確傳輸。

結(jié)合1722封裝和AVB交換機(jī)，以太網(wǎng)音頻傳輸顯著降低了系統(tǒng)成本，同時(shí)提升了傳輸可靠性和音質(zhì)。

基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性（如802.3cg、802.1ASds）進(jìn)一步保證了技術(shù)的兼容性和可擴(kuò)展性。

在路噪消除（RNC）等高實(shí)時(shí)性場(chǎng)景中，以太網(wǎng)音頻傳輸面臨嚴(yán)格的延遲挑戰(zhàn)。RNC需在3ms內(nèi)完成從噪音捕獲到反相音頻輸出的全流程，其中網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲占700-800μs，整體延遲累計(jì)可達(dá)1960-2530μs。

為滿足要求，需通過TSN技術(shù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，如優(yōu)先級(jí)調(diào)度和帶寬預(yù)留，同時(shí)改進(jìn)RNC算法和硬件處理速度。

當(dāng)前，部分系統(tǒng)在高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中仍難以穩(wěn)定達(dá)到3ms延遲目標(biāo)，這對(duì)以太網(wǎng)音頻傳輸?shù)挠布�設(shè)計(jì)和軟件優(yōu)化提出了更高要求。

小結(jié)

徹底的SDV架構(gòu)以集中化計(jì)算和軟件硬件解耦為核心，克服了傳統(tǒng)E/E架構(gòu)的局限性，顯著提升了汽車的性能、靈活性和用戶體驗(yàn)。

OA TC 18 RCP通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議實(shí)現(xiàn)了高效的硬件控制，簡(jiǎn)化了功能開發(fā)與管理；以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)則以低成本和高可靠性支持了車內(nèi)音娛系統(tǒng)的升級(jí)，在路噪消除等場(chǎng)景中展現(xiàn)了潛力。

       原文標(biāo)題 : 軟件定義汽車中的遠(yuǎn)程控制硬件技術(shù)