国科础石：“CP+”一种轻量化车控域SOA解决方案

“CP+”就是在AUTOSAR CP上集成轻量化DDS和轻量化ROS，以实现在实时系统上并行开发安全关键SWC和非安全关键SOA服务的技术方案。CP+具有渐进式、轻量化、成本及风险可控的特点。

国科础石副总裁陈永波表示，SOA使得在传统模式下开发效率和开发成本难以承受的“全车智能”成为了可能，我们认为“全车智能”的关键路径正是车控域SOA。

CP+的设计目标包括兼顾安全实时与服务化双重需求；低资源占用及低成本实现；面向服务的通信支持多种传输方式；无缝迁移赋能未来驾舱融合场景落地；实现以数据为中心的服务开发；覆盖全流程简单易用的工具链。

陈永波 | 国科础石副总裁

以下为演讲内容整理：

国科础石孵化于中科院软件研究所，定位为汽车技术软件和工具链的部署研发。今天为大家带来的是一个小而美的技术“CP+”，就是一种轻量化车控域SOA解决方案。

“CP+”，让全车智能成为可能

CP+指的是在AUTOSAR CP上集成轻量化DDS和轻量化ROS，从而实现在实时系统上并行开发安全关键SWC和非安全关键SOA服务的技术方案。这个方案可以运行在CCU、VCU、BCM、GW、BSM、VDC等车控域控制器上，能够支撑车控域的SOA化。

CP+的主要特点共有三点，第一是渐进式，第二是轻量化，第三个是成本及风险可控。

图源：嘉宾演讲材料

SOA使在传统模式下开发效率和开发成本都难以承受的“全车智能”成为可能。例如跳舞模式，在原有的面向信号的开发模式下，跳舞模式的实际开发很复杂，包含音乐、车身、前后运动，其逻辑分解到了多个控制器里面，比如底盘控制器、车身控制器、中控大屏还有相应运用中，实现起来艰难，时间周期也很长；但是基于SOA的开发模式，就会变得非常简单，各控制器可抽象出通路服务，比如“极低速控制服务”和“车身/灯光控制服务”，直接被中控大屏调用，所以这个跳舞应用就可以放在中控大屏中，SOA使开发模式变得更加简单。再例如APA语音提示，传统面向信号的开发模式是由APA把当前的控制状态传递给中控大屏，中控大屏又基于这些状态做用户提示，但实际情况下很多做中控大屏开发的人对APA完全不了解，所以容易出各种问题；而基于SOA的开发模式只需要中控大屏提供TTS服务，由APA控制器自行完成语音提示开发和使用。

“全车智能”是未来汽车核心的竞争力之一。全车智能的开发依赖于整车SOA化，整车SOA可以分为三个领域，第一是智驾域SOA化，第二个是座舱域SOA化，第三是车控域，也包括底盘、车身这些控制类的SOA化。

图源：嘉宾演讲材料

车控域SOA化很重要，在各大主机厂的落地过程中面临两大现实挑战，第一个是人才能力和开发成本是难以支撑重量级AP落地，大部分传统主机厂主销车型的EEA架构仍然是分布式为主，仅在座舱域和智驾域实现了部分集成，尤其是车控域主要由基于CAN通信的ECU组成，AP平台没有运行环境，对于在车控域实现部分集成（比如把VCU、GW、BCM等集成）的主机厂客户，仍然因为人才能力和开发成本对AP平台没有足够信心；第二点是传统模式下积累的CP软硬件资产难以舍弃，大部分主机厂已经在车控域ECU上投资了CP平台并积累了研发资产，虽然有强烈的SOA化需求，但在短期内是很难舍弃CP资产。在这两个现实条件下，介于CP和AP之间的“CP+”以其成本和风险可控、渐进式、轻量化的特点，成为当前车控域SOA落地的重要支撑和关键路径之一。

“CP+”场景需求

什么样的场景需要CP+？

第一是什么样的客户需要CP+？基于EEA进展和SOA进展，CP+的主要客户群体为已在CP上投资并建立研发的主机厂客户和研发能力在建设中且成本敏感的新创企业。

图源：嘉宾演讲材料

第二是什么场景需要CP+？

第一种场景是在只支持CAN通信的控制器中实现SOA服务化，CP+方案可以解决现在整车上以CAN作为主要方式且采用CP量产的控制器的硬件资源为功能拓展预留有余量，CP+里面的轻量化DDS可以实现对CAN的兼容，不再完全依赖于以太网；第二种场景是什么？在车控域控制器上开展规模化SOA服务的高效研发，车控域上开发SOA不能再基于传统CP工具链配置规模化SOA服务这种低效的方式，而是基于轻量化ROS实现服务调度、状态管理、升级管理、健康管理服务。

第三是什么样的EEA需要CP+？在域集中式架构中，CP+应用在不同集成度的车控域控中，如仅集成车身控制功能的车身域控、集成车身+动力+底盘等功能的车控域控；在中央集成式架构中，CP+应用在不同位置的区域网关中，和整车SOA完全互通。

第四是什么样的ECU需要CP+？相比C，CP+支撑一定规模的SOA服务部署、运行，会对ECU资源提出更高需求，更适用于“中大型ECU”。

第五是什么样的功能更需要CP+？将功能分为安全关键功能和SOA智能服务来看，CP+实现了轻量级的SOA框架，主要支撑非安全关键的SOA服务，其他安全关键的车控功能仍以SWC组件的形式运行在传统CP架构上。

“CP+”技术方案

图源：嘉宾演讲材料

通过在CP上运行DDS/ROS来实现SOA服务化，需要解决以下几个问题，一是如何在受限资源情况下保留DDS/ROS的特性，可以做极轻量化的裁减；二是如何支持SOC、MCU之间多种通信通道，可以通过修改DDS协议栈支持多种通信通道；如何将ROS基于事件驱动的执行器映射成固定时间片的任务，对ROS系统执行器进行改造；如何将DDS/ROS的动态内存管理映射成静态内存管理，通过静态内存池接管LiteROS中内存分配；如何解决DDS/ROS使用到的C库/POSIX API缺失的问题，在LiteROS和CP之间增加兼容层，实现C库函数和POSIX API映射。

CP+架构在CP平台上把DDS和ROS集成进去，融合到CP软件站里，对原有CP架构零改动，整个ROS和DDS的软件栈可以理解成CP上的应用，软件本身功能安全，安全性也可以保障，经过了充分测试。

LiteDDS已经在易咖智车CCU中落地，10月就会进行量产；StdDDS也已完成项目落地；DDS-JAVA-API可以在手机上运行，使手机、座舱和车控、智驾以数据为中心统一化，开发后整个软件开发效率达到数量级的提升；LiteROS不仅支持以太网，还能支持CAN，可以兼顾主流汽车目前现状。

LiteDDS支持多种通信通道，完成数据帧封装和通信数据交互；ROS执行器可以和CP任务管理映射；还采用了动态内存和静态内存映射；ROS和CP适配POSIX兼容层；覆盖全流程简单易用的工具链SOAMaster。

在中国想要做好集成软件就必须把工具链做的好，国科础石从成立开始就加大在工具链的投入，工具链已经跟AUTOSAR工具链打通，更大的特点是基于云原生技术开发的，可以部署在云端，实现多个团队在同样一套工具链上协同开发。

配置工具可以实现了SOC服务的建模；实现了通信框架的设计和配置；通信框架设计与配置；QOS配置与兼容性检查；自动代码生成；软件调试。监控分析可以实现拓扑监控；服务调用监控及分析；性能监控；系统监控；运行监控。数据记录与回放工具可以实现数据记录存储；数据记录触发模式配置；数据可视化回放；自动化测试仿真；基于数据的场景泛化。

（以上内容来自国科础石副总裁陈永波于2023年6月6日在2023江淮汽车智能网联与线控底盘论坛发表的《“CP+”一种轻量化车控域SOA解决方案》主题演讲。）