谈谈“域控制器”

说到域控制器，不得不从啥是控制器说起。这个事情，说来话长（请 原谅我的啰嗦，直接抛出一个概念或者结论，而不给别人解释 清楚，让别人自己去猜，在我看来就耍流氓。而且不说清楚， 我自己都过意不去，觉得那是一个不负责任、不厚道的人的做 法）所有的控制器本上都只做三件事情：采集数据，进行逻辑处理， 输出。我喜欢称之为 IPO （ Input- Process - Output），因为 这能让我想起股票、公司上市、Money（此处省略800字）这个模型也有人称之为S-P-A: Sense - Plan - Act。对于我这个 老实人来说，SPA总是感觉怪怪的IPO这个模型，如果放大一些，可以把整车看成是一个IPO的模块， 输入用户的各种控制命令和环境信息进行逻辑处理输出整车级别的功能。比如说：用户踩下加速踏板，车辆能够加速。 或者是用户按下遥控钥匙的锁车按键，整车上锁。其实这个才 是用户想要的东西。现在大家花了很多精力去研究的技术，比 如说电源管理、网络管理等，最终用户是根本不关心的，只要 我的车想开的时候就能开，我去管什么电源模式管理技术是否先进干嘛？事实上也没有一款车去宣传这个东西。我们这些技术人员搞这个完全是因为被整车的成本、性能、和当前的 相关技术的局限性所逼迫的。假如说现在有了一种容量超级大的 电池，价格还便宜，体积有小，那么谁还会在乎静态电流之类 的参数了呢？Tesla就是想清楚了这一点，完全站在用户的角度去做全新的设计， Model3甚至取消了仪表盘。其实，仪表盘真的是一定需要的吗？ 这个问题不同的人可能会有不同的想法。在我看来，现在的仪 表这么复杂，完全是历史上的很多东西一代代积累下来的。比 如说燃油车的转速表，最初的车都是手动挡，看转速决定换挡 时机是一个很重的事情，但是现在自动挡的车还有多少人看转速，看了你能做什么事情吗？设计车的人为啥不能多去想想驾 驶员究竟想看到啥呢？控制器，很多年以前被称为车载电脑（可能那个时候大家只能拿电脑 来类比控制器了），经常被称作ECU（ElectronicControl Unit）。 或是Controller，也对应的动词是Control，意思是：指挥；控 制；掌管；支配；限制；限定；等PS：之所以扯到英语，不是为了展示我学过英语，而是因为电子学发 源于西方，中国引进过来后，很多概念、名称都没有与之对应的词， 就只能根据理解去命名了，所以很多时候就不那么准确了。比如说总 线这个词，英语为BUS，也就是公共汽车，很形象的表明7BUS可以 承载很多信息（可以理解为乘客），要经过上很多车站（控制器）， 每个站都有可能有乘客上下车，也就是有的控制器把信息放到BUS 上，有的信息被某些控制器所取用。多么的形象啊，创造这个词的人 就是天才。相比之下，中文词总线就损失了很多的含义。不过，要想 把这些专业词汇的翻译都做到”信、达、雅“还真的不容易知道了控制器能够做什么，我们再来看看控制器是啥样的。下面的 图片是在网络上随便找的，第一个是正常的样子，第二个是控 制器裸奔的照片。每个控制器都是不一样，但是从可见部分讲，基本上都是由外壳、PCBA+接插件组成的。（随便搜了一个图竟然是老东家的东西）虽然外壳、PCBA+接插件都很重要，控制器的可见部分中PCBA才是真 正的核心，因为软件存储在里面。硬件可以被Copy，但是软件却 不能。所以软件才是各个主机厂可以真正保护的东西。无域控制器的架构现在主流的无域控制器的架构，基本特点就是各个功能一般由单独的 控制器主要负责，包括输入信号采集、逻辑处理，以及各种相关负载 的控制。简单的说，一个功能模型的相关的IPO工作的绝大部分都是 由这个控制器自己完成的。所以，现在增加功能很多时候都是通过增 加控制器来实现的。比如说，需要车联网的相关功能就加装一个 TBOX，增加一个电动座椅功能，就需要加上一个座椅控制模块。正 因如此，也就产生了很多专业的控制器供应商。如果一个供应商在哪 个领域的做的比较牛，那么他就变成了这个控制器的专业厂商，所以，我们整车厂的人也就形成了固化的思维，需要哪个功能就去找哪个供 应商联系买这个控制器回来。域控制器随着时代的发展，嵌入式处理器的处理速度越来越快，各种新型总线 的传输速率也越来越快，比如说FlexRay能够达到10M的速率，目 前普及的车载以太网Ethernet可以达到100M。有了高速的传输，部 分实时性高的事情就可以进行集中处理了。打个比方，古代通讯不发 达的时候，皇帝们只能去任命一些封疆大吏来全权处理当地的事物， 而封疆大吏们又会任命很多太守去管理各个郡。但是在现代社会，这 种形式虽然好像还在，但是内涵已经彻底变了，随着通讯和交通的发 展，中央可以随时获得各个地方的信息，并且直接去管理地方的很多 事情。域控制器就是通讯和交通充分发展过程中的一个过渡性产物。 请务必注意过渡性这个词。因为目前业内已经有了更高的目标规划： Server。IPO这个理念大家一定要仔细体会一下，理解了 IPO，就明白了控制 器的本质。无论控制器的软件、硬件如何变化，控制器的基本功能还 是没有变，还是去采集输入、进行逻辑处理、然后控制输出。输入的 信号在更新，需要控制的输出端也在变化，控制器就必然要变化。输 入端的变化主要来自：新功能的需求（比如 ADAS，车联网等），新 的总线（如：FlexRay，以太网，CANFD，LVDS等），新的传感器 和输入端（智能传感器，雷达，摄像头，屏幕、云端等）。输出端的 变化可能少一些，比如智能执行器、各种屏幕等。有了这么多输入和输出端的变化，中间的处理单元一定要进行相应的 升级，尤其是各种摄像头、雷达等的引入，让需要处理的数据量成几 何级数进行增长，需要的控制器的计算能力也就要增加，因此，域控 制器往往会有多个MCU和SOC。另夕卜一方面，如上面所说的通讯总 线速度的大幅度增加，可以让一些需要多个单独控制器执行的逻辑处 理和计算工作，集中到一个域控制器中完成，然后再通过总线去发送 给各个智能执行器。但是由于目前智能执行器的发展还没有那么快， 所以很多时候是需要通过具有总线通信能力的一些控制器去驱动执行 器的。我相信这一定是一个过渡方案。将来，随着 ASIC的发展和成本降低，很多执行器可以直接集成通信能力了。那个时候，控制器的 数目就可能真的减少到大众所说的几个了。再从IPO的角度理解一下域控制器和未来的Sever ,输入输出端无论 如何变化，域控制器和未来的Sever都只是做一件事情，根据输入来 控制输出。即使将来AI能够集成到域控制器和未来的Sever中，原 理也还是这样。再补充一点，域控制器的发展至少要分为两个阶段：功能域控制器和 区域控制器。目前，由于前面所述的各个专业领域的技术还掌握在一 些各自领域的供应商中，整车厂还只能按照功能域的方式来实施域控 制器的方案。因为整车厂还没有能力去掌握每个领域的全部知识。只 能去找某个领域的大供应商来开发一个功能域控制器。但是，整车厂 肯定会在这个过程中，把自己已经掌握功能通过自己来开发软件，软 后布置到这个域控制器中。区域控制器而随着整车厂的Knowhow的不断积累SDV的目标在不断的接近， 终有一天，整车厂可以自己掌握大部分的核心知识，能够随心所欲的 根据自己认为最优的方式布置控制器，从而减少线束成本和重量。那 个时候，车上就只需要布置一个中央控制器，在每个执行器和传感器 多的地方就近布置一个域控制器。控制器的软件由主机厂来自己根据 需要去开发和布置。那个时候很多的零部件供应商就变成了硬件的生 产商，最多是开发一些底层软件和中间件。Sever当域控制器的能力越来越强，新的总线通信技术的成本越来越低，智 能（具有基本运算处理能力和总线通信能力）的传感器和执行器越来 越多和便宜，那么就可以实现共产主义了 ：车上只要一个强大的控制 器Sever就够了。冗创亶初Conneclivjly Bex T色-4G, NAD-Wifi, bluetocith FirewallAdditionalServers|败9 fWluntl配抑心ButtMriBted dnvmgt例如：目劫驾驶的一 KECU Less co-nnptex Less variants1Int 凯 igem sensors/actuators, Intelligent I/Os-ScaEa bilily