车载软件架构 --- CP和AP作为中央计算平台的软件架构双核心

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

简单，单纯，喜欢独处，独来独往，不易合同频过着接地气的生活，除了生存温饱问题之外，没有什么过多的欲望，表面看起来很高冷，内心热情，如果你身边有这样灵性的人，一定要好好珍惜他们眼中有神有光，干净，给人感觉很舒服，有超强的感知能力有形的无形的感知力很强，能感知人的内心变化喜欢独处，好静，清静，享受孤独，不打扰别人不喜欢被别人打扰，在自己人世界里做着自己喜欢的事。

时间不知不觉中，来到新的一年。2024结束，2025开始新的忙碌。成年人的我也不知道去哪里渡自己的灵魂，独自敲击一些文字算是对这段时间做一个记录。

这个时间很多人已经在回家的路上，祝大家一路顺心！

在软件定义汽车（SDV）的架构中，中央计算平台确实扮演着至关重要的角色，它负责处理各种复杂的计算任务并协调各个系统之间的运行。而关于CP（Classic Platform，经典平台）和AP（Adaptive Platform，自适应平台）的分布，这主要涉及到AutoSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）架构的不同版本和应用场景。

一、CP（Classic Platform）

CP是AutoSAR架构的早期版本，主要针对分布式ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）架构。在SDV的早期阶段，车辆通常采用分布式E/E（Electronic/Electrical，电子/电气）架构，每个ECU负责控制一个单一的功能单元，彼此独立并通过CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）或LIN（Local Interconnect Network，局部互联网络）总线连接在一起。CP版本采用的是典型的分层软件体系结构，软件需求在设计时通过每一层的静态配置来实现，因此其灵活性较低，难以适应运行时环境的动态变化。然而，在物理世界向数字世界演进之前，这一不足通常可以被接受，因为被控制的传感器和执行器的应用逻辑不会经常改变。

二、AP（Adaptive Platform）

随着E/E架构的变化以及智能化汽车的发展，AutoSAR组织推出了AP版本，专门应用于域集中式E/E架构。AP的核心是自适应应用程序（Adaptive Application），它可以根据运行时环境动态调整软件组件。AP构建在POSIX操作系统之上，由不同的功能模块组成，这些模块被划分在服务模块和基础模块上。其通信是面向服务类型的，会将网络绑定到DDS（Data Distribution Service，数据分发服务）或者SOME/IP（Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP，可扩展的面向服务的IP中间件）上，使用以太网与其它ECU通信。

AP遵循SOA（service-oriented-architecture，面向服务的架构）的架构，并遵循以下基本概念：

-> 1、系统由一组服务构成，其中一个服务可使用另外一个服务，应用程序可根据自己的需要使用一个或者多个服务。

-> 2、服务可以在应用程序运行的本地ECU上，也可以运行在另一个AP实例的远程ECU上。

-> 3、AP旨在与CP或非AUTOSAR平台及外部后端系统（如路边基础设施）互动，共同构成一个完整系统。在SDV架构中，AP通常部署在中央计算平台上，负责处理复杂的计算任务和协调各个系统之间的运行。通过AP，SDV可以实现功能的快速迭代和远程更新，从而满足用户不断变化的需求。

三、CP和AP在SDV架构中的分布

在SDV架构中，CP和AP的分布通常取决于车辆的具体需求和E/E架构的设计。一般来说，随着E/E架构从分布式向域集中式演进，再到跨域融合阶段形成位置域（Zonal）架构，CP和AP的分布也会发生相应的变化。

在分布式E/E架构中，CP可能仍然占据主导地位，因为每个ECU都相对独立，且功能相对单一。

在域集中式E/E架构中，AP开始逐渐取代CP，成为中央计算平台上的主要软件架构。域控制器负责将不同功能域的逻辑进行集成和协调，而AP则提供灵活的软件组件和动态调整能力，以适应不断变化的运行时环境。

在跨域融合阶段形成的位置域架构中，AP将进一步发挥其优势，实现不同功能域之间的无缝集成和高效协调。中央计算平台将承担更多的计算任务和协调工作，而AP则提供强大的软件支持和动态调整能力。

CP平台：

1、安全分区：

在中央计算平台中，CP可以部署在一个安全分区中，负责处理安全关键功能， 例如车辆控制、制动系统和安全气囊等。这样可以确保这些功能的安全性，即使其他非安全功能发生故障也不会受到影响。

在中央计算平台中，将CP部署在一个安全分区内是一个关键的设计策略。这个安全分区专门用于处理安全关键功能，如车辆控制、制动系统和安全气囊等。通过物理或逻辑上的隔离，这些安全关键功能能够免受其他非安全功能故障的影响。这种设计确保了即使在系统其他部分发生故障的情况下，安全关键功能仍然能够可靠地运行，从而保障车辆和乘客的安全。

2、区域ECU：

CP也可以用于构建区域ECU，负责处理特定区域的控制任务，例如车身控制、底盘控制和动力总成控制等。区域ECU可以通过高速总线（如以太网）与中央计算平台进行通信，实现数据共享和功能协同。

CP还可以用于构建区域ECU，这些ECU负责处理特定区域的控制任务。例如，车身控制、底盘控制和动力总成控制等都可以通过区域ECU来实现。这些区域ECU通过高速总线（如以太网）与中央计算平台进行通信，实现数据的高效共享和功能协同。这种区域化的控制策略有助于提高系统的灵活性和可扩展性，同时降低系统复杂度。

3、传感器/执行器ECU：

CP还可以用于构建传感器/执行器ECU，直接连接传感器和执行器，负责数据采集和控制指令的执行。这些ECU可以通过汽车总线与中央计算平台通信，将传感器数据传输到中央计算平台，并接收来自中央计算平台的控制指令。

CP还可以用于构建传感器/执行器ECU，这些ECU直接连接传感器和执行器，负责数据采集和控制指令的执行。传感器ECU负责收集车辆内外的各种数据，如温度、压力、速度等，并将这些数据通过汽车总线（如CAN、LIN或以太网）传输到中央计算平台。执行器ECU则负责接收来自中央计算平台的控制指令，并驱动相应的执行器（如电机、电磁阀等）执行相应的动作。这种设计使得传感器和执行器能够高效地与中央计算平台进行交互，实现车辆的智能化控制。

AP平台：

1、高性能计算：

AP部署在中央计算平台的高性能计算单元（HPC）上，提供计算能力，支持复杂的计算任务，例如自动驾驶算法、车辆网络管理和数据分析等。

AP平台部署在中央计算平台的高性能计算单元（HPC）上，这一设计旨在提供强大的计算能力，以应对现代汽车中日益复杂的计算任务。这些任务包括但不限于：

自动驾驶算法：自动驾驶技术的实现依赖于高精度的传感器数据融合、复杂的路径规划以及实时的环境感知与决策。AP平台的高性能计算能力为这些算法提供了必要的支持，确保了自动驾驶系统的稳定性和可靠性。

-> 车辆网络管理：随着车辆内部电子设备的增多，车辆网络管理变得愈发复杂。AP平台通过高性能计算单元，实现了对车辆内部网络的高效管理和优化，确保了信息的实时传输和系统的稳定运行。

-> 数据分析：在智能网联汽车中，大量的行驶数据需要被收集和分析，以优化车辆性能、提升驾驶体验并保障行车安全。AP平台的高性能计算能力使得这些数据的实时处理和分析成为可能。

2、功能安全和网络安全：

AP提供功能安全和网络安全机制，确保汽车软件的可靠性和安全性。

（1）、功能安全

功能安全是汽车软件设计中不可或缺的一环，它确保了汽车在面临各种故障或异常情况时仍能安全地运行。AP平台通过以下方式提供功能安全保障：

-> 冗余设计：在关键的计算和控制模块中，AP平台采用了冗余设计，即多个独立的系统或组件同时工作，以确保在某一系统或组件出现故障时，其他系统或组件仍能继续执行任务，从而保障汽车的安全运行。

-> 故障检测和诊断：AP平台内置了先进的故障检测和诊断机制，能够实时监测系统的运行状态，及时发现并定位潜在的故障点，为维修人员提供准确的故障信息，以便快速排除故障。

（2）、信息安全

随着汽车智能化和网络化程度的提高，网络安全问题日益凸显。AP平台通过以下措施确保汽车软件的网络安全：

-> 加密通信：AP平台采用了先进的加密技术，对车辆与外部网络之间的通信进行加密处理，以防止数据在传输过程中被窃取或篡改。

-> 防火墙和入侵检测系统：AP平台内置了防火墙和入侵检测系统，能够实时监测并阻止潜在的网络攻击，确保车辆网络系统的安全稳定运行。

软件更新和补丁管理：AP平台支持远程软件更新和补丁管理功能，能够及时发现并修复软件中的安全漏洞，从而提升整个系统的安全性。

三、CP和AP作为中央计算平台的软件架构双核心

CP负责处理安全关键功能和实时任务，AP负责处理非安全功能和复杂计算任务。CP和AP共同构成中央计算平台的软件架构，为SDV提供计算能力和灵活的软件平台

CP与AP：中央计算平台的软件架构双核心

在智能网联汽车（SDV）的中央计算平台中，CP（Control Processor，控制处理器）和AP（Application Processor，应用处理器）共同构成了其软件架构的核心。这两者在功能定位上各有侧重，但又紧密协作，共同为SDV提供强大的计算能力和灵活的软件平台。

CP：安全关键功能与实时任务的守护者

CP主要负责处理安全关键功能和实时任务。安全关键功能通常涉及到车辆的行驶安全，如制动控制、转向控制等，这些功能的稳定性和可靠性至关重要。CP通过专门的硬件和软件设计，确保了这些功能在极端情况下仍能正常工作，从而保障了车辆的安全。

同时，CP还负责处理实时任务。在智能网联汽车中，许多任务需要在严格的时间限制内完成，如传感器数据的实时处理、控制指令的即时下发等。CP具备强大的实时处理能力，能够确保这些任务在预定的时间内得到执行，从而保证了车辆的整体性能和响应速度。

AP：非安全功能与复杂计算任务的承担者

与CP不同，AP主要负责处理非安全功能和复杂计算任务。非安全功能通常包括娱乐系统、导航系统等，这些功能虽然对车辆的行驶安全没有直接影响，但能够提升驾驶体验和乘坐舒适度。AP通过其强大的计算能力，为这些功能提供了流畅的运行体验。

此外，AP还承担了复杂计算任务的处理工作。随着智能网联汽车的发展，车辆内部的数据量日益庞大，且需要进行复杂的算法处理，如自动驾驶算法、路径规划算法等。AP通过其高性能的计算单元和先进的算法优化技术，能够高效地处理这些复杂计算任务，为车辆提供智能化的决策支持。

CP与AP的协同工作

CP和AP虽然功能定位不同，但它们之间并不是孤立的。在实际应用中，CP和AP通过高效的数据通信和协同工作机制，共同为SDV提供全面的计算支持。例如，在自动驾驶场景下，CP负责处理与安全相关的实时任务，如紧急制动、避障等；而AP则负责处理复杂的自动驾驶算法和路径规划任务。两者通过紧密协作，实现了对车辆行驶状态的全面监控和智能决策。

CP和AP作为中央计算平台的软件架构双核心，各自承担着不同的功能定位，但又紧密协作，共同为SDV提供了强大的计算能力和灵活的软件平台。这种设计不仅提升了车辆的整体性能和安全性，还为智能网联汽车的未来发展奠定了坚实的基础。

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