小鹏汽车闫雪：智能化背景下域控制器带来的软硬件发展趋势

8月26日，由盖世汽车主办的“2021行业首届智能汽车域控制器创新峰会”于上海汽车城瑞立酒店隆重召开。本次会议持续两天，将围绕智能汽车、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器、底盘及车身域控制器、智能驾驶计算平台、电子电气架构、软件定义汽车、车规芯片等行业焦点话题展开。会议期间，小鹏汽车嵌入式软件高级专家闫雪发表了《智能化背景下域控制器带来的的软硬件发展趋势》的主题演讲。

以下为演讲实录：

各位嘉宾，大家好，非常高兴盖世汽车邀请小鹏汽车跟大家做一个分享。我的演讲内容分为三个方面：1、智能汽车发展的驱动力；2、软硬件开发的趋势；3、挑战。

我们认为汽车的发展，包括任何产品的发展都是有一定的需求来源，有需求才会有动力，有需求才会有新的产品出来。对于传统汽车来讲，汽车零部件数量非常多，线束布置也比较复杂，这样一个非常复杂的系统构成了一辆汽车。

从传统汽车角度考虑，车辆主要用于满足日常出行需求，比如说上下班或者出游，在用户体验上相对比较保守，比较平庸，一些高阶的操作没有办法做的很连贯，以及实现很好的用户体验。比如说音乐爱好者或者电影爱好者，当他们在车里没有太多事情可以做的时候，比如说机场等人或者出游的时候，心血来潮想在车里唱唱歌，看看电影，传统汽车是无法满足这样的需求的。当然你可以使用手机，但是连贯性和感受都是不太一样的。

说到电影，很早以前看过一部科幻片《霹雳游侠》，电影里面有一辆非常炫酷的车，可以像正常的人一样跟你交流，还可以自动驾驶，进行情感的沟通。反映到现实，在当时看来非常科幻的一件事情，现在慢慢变成了现实。

比如说每天上下班经过的路线基本上是固定的，那是不是可以每天上车的时候，这个车先跟我沟通一下，报告一下今天的天气怎么样，路况到底好不好，报了路况之后选择一条不那么拥堵的路线更快捷地到达目的地。

还有爱玩儿的朋友可能会对助手进行换装，进行进阶的玩法。这个过程当中还有智能驾驶方面的需求，因为现在生活水平不断地提高，很多新手司机或者驾驶技术不是那么好的司机可能对泊车有比较强的需求，那我们可以把泊车做的像人一样智能，甚至比人做的更好。比如说在老旧小区，停车位相对比较窄，如果有自动泊车功能，就可以让车自动泊车入位，大大提高生活的便利性。

还有空调，以前是手动空调，再到自动空调，后面可能会进化出智能空调，因为每个人对冷热感受不一样，有些喜欢26度，有些喜欢22度，那我们可以把这些信号跟个人账号绑定，空调就可以知道你的喜好是什么，可以做相应的变更，这就是未来汽车非常好的一个应用场景。在这些客户需求下，智能汽车概念产生了。

在我们看来，智能化汽车落地需要一定的基础。从架构上来讲，包括车端、云端、路端架构，首先从硬件层面需要具备一定的基础。没有硬件的软件是没有灵魂的，当然只有硬件，没有软件的话也是不能达到的。

我们认为智能化汽车，数据量会越来越大，这种情况下高带宽、低延时特性必须达到，才能够满足大量数据的计算以及大数据分析。AI计算对算力也提出了一定的要求。

当然系统越来越复杂的背景下，它的安全性也必须有一个质的提升，比如说行车安全、信息安全。行车安全主要从车本身出发，随着功能或者需求不断地增加，变得越来越复杂，行车安全就会提高到非常重要的地位。当然从另外一个角度，信息安全也是不可或缺的，因为从用户的角度，从法规角度，对信息安全也提出了相应的要求。

在这些基础上，智能化是不断演进的过程，就相当于人类的成长史，都是慢慢自我学习，自我适应，自我进化。比如说开始不会说话，不会走，不会跑，也是慢慢进化的过程，完成自我迭代。要想达到未来的智能化，快速迭代是必不可少的，这就需要在硬件和软件上做相应的设计。

我们认为智能化汽车不是一个单车的智能，它是车路人的协同智能。但是今天主题是域控制器，所以回到车端本身来做一些分享。

小鹏汽车是怎么考虑的呢？首先在架构上，要考虑应对智能化汽车的设计。我们也是经历了从分布式到跨域集中式到中央集中式的过程，目前是在跨域集中式过程当中，中央集中式也是在考虑当中。

在整车电子电气架构基础上，软件也要作出相应的变化，比如说做成平台化，硬件往集中化方向发展，从整车角度考虑软件架构的设计。以前每个控制器都是独立的，硬件软件设计都是相对独立的。在域控制器背景下，硬件和软件要统一考虑，统一布局。完成这一步之后，再往上就想做一些生态化的应用或者建设，针对车内各种各样的功能，提供一些平台或者服务，可以供上层应用开发，甚至把接口分享给第三方或者用户，让用户可以给这辆车赋予更多新的定义，实现个性化的功能。

电子电气架构这里展开一下，从1.0到2.0到3.0，这个大家比较熟悉，举一个简单例子，比如说车上现在都有空调、中控大屏和车机互联，用户可以通过中控大屏去控制空调，也可以通过手机控制，从用户角度这两个没有太多的感知差异。但是从车辆设计上来看，它是走不同的链路和信号。比如说从大屏端发一个信号给到空调控制器，如果想通过手机，就需要从手机到云端再到T-box。如果我们做成跨域集中式甚至中央集成式，可以提供标准接口，调用统一接口实现相应的功能，这样可以大大简化软件的开发工作。

从硬件的形态上来讲，以前分布式情况有很多控制器，每个控制器负责各自的功能，各自的功能再通过其他各种各样的组合来实现更高阶的功能。现在就可以把这些控制器集成在一起，形成域控制器或者区域控制器。

展开来讲，这种情况虽然是把各个控制器集成在一起形成区域控制器，但是并不是完全硬件上生搬硬套，而是基于一定考虑的。比如说车身控制的功能以前集成在BCM里面，一个BCM实现所有车身的控制，现在做区域控制器就可以根据实际情况，比如说根据整车布局或者线束的考量，把一些功能分散在两个控制器里面，可以通过左右域配合实现整车的功能，同时可以在左域集成其他的控制，比如说PEPS，还有空调控制器以前是独立的，现在也可以集成，这样就可以减少线束和成本，当然这都是在自研情况下降低线束成本。

小鹏汽车认为，我们以前是专注于特定功能的开发，就是以控制器为中心，现在是以功能为中心来做硬件及软件的设计。

深入到控制器内部，以前的控制器可能一个MCU就能完成所有的操作，最多加一些电源管理芯片做安全相关的考量，比如说ADC输入，甚至通信，MCU是完全有能力去做这样的事情。但是现在随着需求的增多，数据量和算力的增加，不得不考虑加入新的处理器，它会有一些新的传感器以及通讯方式，比如说输入视频、音频，甚至有蓝牙、以太网等新的输入方式。因为在SOC端基本上都会有Linux、安卓等操作系统，生态更加丰富，可以实现更多新的功能。当然MCU和SOC也需要相应的通讯接口，也有明确的分工。MCU就是做实时性要求比较高，甚至安全相关的功能开发，还有对传统接口支持比较好，比如说CAN、LIN。SOC是集中在高算力，AI应用场景，MCU还可以监控SOC的工作状态，所以我们认为MCU+SOC是发展的必然趋势。

因为引入SOC和大数据，车上传感器的数量是越来越大的，这种情况下对数据安全性也提出了很高的要求，比如说保证功能安全或者信息安全，在硬件架构上也提出了异构甚至冗余，有的甚至提到双备份、三备份的设计，目的就是在实现功能安全情况下可以更大程度减少功能失效的可能。当然有了这样的设计，软件就会变得异常的复杂，需要很大的算力。

小鹏汽车也是经历了这样一个过程，新需求对芯片本身的算力还是有很多要求的。在软件上，以前的方式是各个控制器相互独立的，控制器之间通过CAN，LIN，以太网方式交互，通过上层特定化的组织实现一些功能，每个控制器软件也是独立设计的，实现各自的功能。

如果想要达到域控制器本身的优势，比如说硬件上做相应的设计，软件上也必须做相应的变更，左边就是传统的设计方式，比如说空调，想实现空调的控制要走不同的链路。我们做了SOA之后，就可以增加一层服务层，统一管理车上各个硬件，把各个硬件通过某种方式统一协调来管理，提供一个统一的接口给到上层应用，这样可以大大简化软件开发。假如说硬件控制器发生了变化，把服务层跟硬件相关的做一些变更，应用层不用发生太大的变化。

另外车设计成型之后，用户有新的需求，可以通过改变上层应用，而不用再去更改底层硬件。以前的架构要增加新的功能，比如说新冠疫情期间，传统车在空调这块是比较保守的，实际上我们之前也推出过抑菌杀毒的功能。以前实现这样的功能需要空调配合，需要大屏进行配合。推出这样一个功能，基本上跟空调相关的控制器都要进行更新。但是如果我们换成SOA方式，在前期把空调控制可能的接口事先预留出来，后期如果想实现高温抑菌功能，只需要在顶层应用做变更，而且软硬件还可以很好地进行解耦。

软件发展趋势，在我们看来大致分成了三层：车身控制层，交互层，应用层。车身控制主要是满足本地化控制接口，并把它作为服务向上一层提供。交互层主要是把服务接口标准化，做一些服务管理，比如说冲突管理，优先级管理。比如说同一个控制功能，在车上可以控制，大屏上可以控制，甚至云端可以控制，那它们之间的冲突如何解决？我们也是有一定的考量。

智能应用层（生态层），通过标准化服务实现功能，我们也会提供云端和远程终端。云端和远程终端的区别是，云端会做后台相关的智能诊断，比如说通过后台大数据对车进行实时监控，有这样一套软件机制之后，可以很轻松地完成这样的需求，有点类似于EXD说的那种方式。另外在车端，因为后面用户的需求可以通过手机端进行自定义编辑。比如说现在有一个非常灵活的功能，可以根据自己的喜好规定车在满足某些特定情况下完成一连串的操作，这就需要我们提供相应的软件基础。

还有我们在车里听音乐、看电影的时候，可以做整车其他部件的联动，比如说氛围灯、音响。看电影是360度环绕音，玩游戏可以通过座椅振动进行触感反馈，这些都需要在域控制器上做事先的考量。

当然做了这么多还是面临很多挑战的。首先我们需要对系统进行相应的理解，这决定了我们从以前分离式到跨域到集成的深度，你对系统理解的深度决定了整合的深度。集合了这么多新的功能或者新的硬件，全栈自研的能力也会成为一种瓶颈或者制约。再深入一点是软硬件设计，以前是MCU低速信号，现在是高速信号。硬件集中之后，功耗和结构也会面临设计上的挑战，当然软件的复杂度也是相应变高了。

从设计本身，还要考虑资源整合能力，资源整合分人和物，物的话是跟Tierl1的合作关系。如果按传统的开发方式，可能无法满足快速迭代的要求。还有对于人才的渴求，人才是决定未来发展方向的关键，现在小鹏汽车在这方面也有大量的人才需求。

我的分享就是这些，谢谢大家。