浅谈汽车软件行业

朝花丿夕拾

前几天回答一个问题，讲述汽车行业的写代码的一些习惯，引来了不少争议，因此今天在这儿谈谈软件在汽车行业的现状。
之前有人问我，汽车行业也有码农吗？
确实，以前机械控制的时代，汽车行业确实没有码农一说，不过电控时代好多年了，而且随着电气化，智能化的深入发展，汽车行业对软件工程师的需求也越来越大。
汽车软件属于嵌入式软件开发，跟互联网行业软件开发差别很大。
汽车软件开发特点
一：基于模型的开发MBD
MBD的全称是Model Based Design，基于模型设计能够节省开发时间和成本。MBD 的主要优势在于：
1， 图形化设计
汽车软件大部分是基于模型的软件开发。这一点在大公司尤为明显，我们用Simulink将要实现的逻辑用图像的形式表现出来。图形化的设计逻辑明确，清晰，便于交流和维护。对于代码的第一任作者以及以后可能的作者，他们只需要看懂图形，就能知道代码实现了什么功能。而如果不看图，要去重新翻阅成千上百行代码，非常耗时。



图形化的设计

对于软件工程师来说，最重要的任务是算法的实现。比如我现在有一个自适应巡航系统，汽车需要根据前车位置，速度来决定自己的跟车速度，以及要不要切换跟车目标，这些“做出决策”的过程就是逻辑判断，都需要软件工程师设计。
2， 代码自动生成
在模型开发里，图像化的算法最后依靠工具来自动生成代码。代码效率明显提高，手工代码耗费时间长，且容易出差错。自动代码只要工具好使，就不会有差错，比手工代码质量高。
二：代码书写标准统一
无论软件是自动代码生成还是手工书写，都需要遵循一定的标准。汽车行业为了规范软件形式，提出了很多统一的代码书写标准，比如我们熟知的MISRA标准。
MISRA  C  Coding Standard是一个工业标准的C编程规范，全称是 (The Motor Industry Software Reliability Association 汽车工业可靠性联合协会) ，成员包括了大部分的欧美汽车厂商。


这个标准包括了大概100多条C语言编码标准，目的是为了帮助汽车厂商开发出安全，高可靠性的嵌入式软件。有些编码标准让其他行业码农看上去都觉得可笑，比如下面这几条：
Rule 1: 不得使用三元操作符；
Rule2： 所有标识符不得超过31字符；
Rule3：不得残留被注释掉的代码；
Rule4：不得使用goto以及continue；
如果完全按照这个标准来书写代码，则你的代码是可读性强，可靠，可移植性强和易于维护的。遵循这个标准对于代码的质量也能起到很好的管理作用，不过Misra标准过于严苛，一般企业都会根据实际情况执行。
三：软件架构的统一
代码编写由规范，软件架构就更有统一规范了。
这就是AUTOSAR(AUTOmotive Open System Architecture 汽车开放系统架构)。


AUTOSAR联盟由欧美主要汽车厂商成立，致力于为汽车工业开发一套支持分布式，功能驱动的汽车电子软件开发方法和软件架构标准化方案，也是为了应对越来越复杂的汽车电子系统。在电动化，智能化背景下，汽车ECU日益增多，迫切需要一套全新的整车软件设计标准来应对复杂的设计，使基本的软件元素，接口和总线系统能够实现标准化，降低开发成本。
通过AUTOSAR架构，整车软件对车载网络，系统内存及总线的诊断功能进行深度管理。AUTOSAR的分层设计目标主要有三个：
1， 建立独立于硬件的分层软件架构
2， 提供方法论，包括制定无缝的软件架构堆叠流程并将应用软件整合至ECU
3， 制定各种车辆应用接口规范，作为应用软件整合标准，方便软件构件再不同汽车平台复用
AUTOSAR整体框架为分层式设计，以中间件RTE为界，隔离上层的应用层以及下层的基础软件层。



AUTOSAR三层架构

AUTOSAR的优点在于可以模块化设计，并将“配置”的理念深入到软件开发中，真正让软件变成可设计的，能即插即用的软件结构。
汽车行业与互联网行业软件开发区别
经常看到一些观点说汽车行业是传统行业，保守；互联网行业是新兴行业，创新有活力。
就连同为造车的新公司都忙着和传统汽车企业撇清关系，说我们是造车新势力，互联网公司。。
相比互联网行业软件能够快速迭代开发，远程升级；汽车行业只能按部就班走流程来设计软件，因此汽车嵌入式软件是为互联网的码农所不齿的，因为我们开发速度跟不上互联网速度。
想来想去，两个行业的软件最大的区别是什么？是代码数量还是架构不一样吗?这些只是技术层面的东西，我觉的是汽车软件更侧重安全和可靠性。
互联网的软件，如果有bug，只需要后台进行推送更新升级就行，顶多造成使用不方便，一般不会有人生事故和财产损失。而汽车软件是容不下一个Bug，以及任何有歧义的代码。软件有问题轻会影响汽车正常使用，重则会造成生命财产安全。
而且，软件造成的问题后期保养维护很麻烦，需要安排大量人力物力进行售后，这对于汽车公司都是巨大的财产损失。
所以汽车软件必须小心翼翼，按照以下方法来干活：
使用自动代码，因为机器往往比人靠谱，不太会犯错；
即使手工代码，也严格按照汽车行业标准来书写，保证没有歧义，没有意外的情况发生；
在开发过程中，我们也按照ASPICE流程来指导我们的开发和测试，保证软件符合需求，并且质量过关；
同时，汽车软件还有功能安全来进行冗余设计，防止软件可能的故障造成无可挽回的后果。
也就是因为汽车软件开发有这么多条条框框需要遵守，每一个软件使用前都有这么多流程需要走完，因此，汽车软件基本就跟“快速响应”，“迭代开发”这些名词无缘了。
所以我们一直被造车新势力称为“传统造车企业”。
汽车行业软件工程师都是些什么人
目前汽车行业无论是传统ECU开发，混动/电动控制器/自动驾驶都离不开软件工程师。不过汽车行业的码农不同于其他行业，这个行业要求码农们不仅仅要精通代码，还要有以下技能树：
1， 对汽车/受控系统要十分了解。无论是传统车还是自动驾驶系统，都需要对汽车有一定的了解，不然无法开发控制算法。而汽车又是个十分复杂的机械系统，不是临时看看资料就能了解的，因此汽车行业的码农都需要有一定的机械学科背景。
2， 电学知识。汽车软件要接收来自传感器的大量的外部信号输入，包括各种数字信号（开关信号），模拟信号（传感器值），软件工程师有时候需要对这些值进行滤波，计算，转换为自己有意义的输入。因此对于想加入汽车软件行业的初学者也需要一定的电学基础。
3， 需要标定能力。汽车软件很多算法是无法在开发软件的时候得到，需要后期在实车/Labcar上实验得到。所以汽车软件的标定功能是强于其他行业的，汽车软件工程师也需要一定的标定能力来测试和开发软件。
汽车软件行业趋势
1， ECU整合度将提升
早在去年，大众就宣布力争让汽车上只有一个ECU。在一些供应商巨头内部，确实也在这么做。特别是在ADAS和自动驾驶下，整合的ECU架构尤为重要。
2， ECU将承载更多的传感器
未来汽车将需要更多的传感器来感知环境，以及保证依靠传感器来保证冗余设计。这对ECU的能力来说也是考验。不过高级算法与机器学习的发展，有望取代一部分传感器，减少传感器数量。
3， 汽车以太网发展
长期以来，汽车ECU都是在一个封闭的网络环境下。不过随着智能汽车技术，物联网的发展，很有可能会催生汽车以太网，实现跨域通信。不过如何保证功能安全，这将又是对汽车软件的一大考验。

熙瑶

何先生在哪高就？

曹锡军

学习了

翰海归燕

慢慢啃

山中物多

某德资企业

郭占伟

博世？

曜星圣矢

有时候会感悟，修车就是跟工程师斗智斗力，控制逻辑就是关键。

喝酒不吃菜

差不多

新向维设计室赵曙鸣

我觉得互联网很多BUG是版本变更带来的边界条件过多造成的

曾精点

列举的几条MISRA其实都不算什么，最重要的是不能用动态内存分配malloc这些特性