敏捷:应对软件定义汽车时代的开发模式变革
1.开发模式变革
传统汽车的软件开发采用 V 字形瀑布式开发模式,如下图所示。
由于各开发部分之间相对独立,更多只是在部分内部展开局部性优化,缺乏系统级平台级的开发全局观,很难做到整体优化。同时,各部分的开发时间并不全然一致,进度顺序依赖很容易造成队列效应,一旦出现某个部分开发发生延误时,便会影响整体的开发进度。每个阶段都过于依赖上个阶段成果,就会导致开发成本较高且周期过长,与“软件定义汽车”涉及的【缩短产品上市周期、产品基于消费者需求、支持不断的迭代、对市场需求迅速响应】等要求相矛盾。
因此,软件定义汽车背景下,汽车软件开发将由传统的瀑布式开发向敏捷开发模式转变。敏捷式开发模式既有利于达到密切的协调合作,最大限度地减少管理成本,同时因其灵活的工作模式能够使开发团队与用户实现高度互动,采用最低可行性产品的形式快速满足用户需求,并在使用中不断创新迭代,实现持续开发、持续集成、持续交付,体现软件定义汽车的优势。主要体现如下:
软件开发流程
传统控制器的开发,遵循 V 型开发流程,以整车厂的需求为输入,考虑信息安全和功能安全,严格执行设计、实现、验证的完整流程,最终也以控制器为对象完成需求的验收,有利于保障需求的完整实现。同时,整个流程也有质保、流程、售后等部门参与其中进行评审和审核,以此形成良好的质量管理和质量保证体系。但整个流程相对封闭,不符合软件快速迭代的开放性和扩展性要求。
开发交付方式
传统汽车软件的开发场景明确,软件与硬件紧密耦合,对于嵌入式软件的交付,并没有明确的“软件交付”的概念,软件随着控制器硬件一起交付。技术层面来看,应用软件与基础软件一起集成和固化,有着明确统一的释放节点。随着软件定义汽车时代的到来,“软硬分离,软软分离”逐渐成了主旋律,嵌入式软件从依附于硬件的一堆“代码”真正脱胎换骨为独立可售卖的产品;且这项产品可以在整个车辆的生命周期内持续产生价值。从嵌入式软件开发和验证的技术层面,这样的趋势使得软件要能够快速迭代,持续更新持续交付。
项目管理
在传统控制器开发中,在项目前期形成相对完备的系统架构和软件架构,再向下分解到软件组件,经由详细设计到达软件开发。这样的开发模式适合控制器的产品形态,依赖成熟技术的完整积累。面向开放架构/持续交付的软件特性,在项目管理上,敏捷成为了关键词,软件交付不再是统一固定的交付节点,软件模块在整个车辆生命周期都有新增的机会:模块化软件具备单独交付的条件和场景,随之而来的是软件的设计/开发/测试/验证的节点也随之迭代起来,变化和持续交付是常态,这对整体的软件项目管理提出了更高的要求。
综上,汽车软件开发模式由传统的瀑布式开发向敏捷开发模式的变革,将为软件定义汽车落地面带来巨大挑战。
2.敏捷:应对软件定义汽车时代的开发模式变革
在应对上述变革的诸多方案中,CI/CD是不可忽视的敏捷属性。
不同的汽车ECU提供不同的服务,对底层操作系统给的要求也不同。在电子电气系统架构从分布式向域集中式演进的大背景下,各种功能模块都集中到少数几个计算能力强大的域控制器中。如何在域控制器中使用CI/CD的敏捷方法,助力软件的开发、测试和验证呢?
▲智能汽车软硬件架构
国产自主可控的天目全数字实时仿真软件SkyEye,可以通过全数字仿真技术,实现汽车所需嵌入式软件的敏捷开发。基于SkyEye所搭建的嵌入式系统虚拟化运行环境,工程师可不受物理硬件限制,随时访问目标系统,快速搭建虚拟硬件模型并提前进行开发、测试和验证工作,实现高效率、高质量的软件交付。
同时,SkyEye支持主流的嵌入式硬件平台,可运行国内外主流的操作系统,对国产生态的支持尤为出色。通过利用基于LLVM的动态二进制翻译技术,SkyEye可使虚拟处理器在典型的桌面计算机上运行速度达到2000MIPS以上。
基于SkyEye的虚拟硬件和CI/CD工作流紧耦合,可应用于汽车软件开发的全生命周期:
▲CI/CD流水线
参考文献
软件定义汽车产业生态创新白皮书V1.0