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软件定义汽车 (第六集) : 开发人才从何而来

来源：公众号“汽车电子与软件”

2020-06-22

导读：

作为一个技术的爱好者，搞算法，玩芯片，攒系统，并不只是工作，也是自己所追求的很重要的部分。写这个系列，是为了梳理这几年的所学、所思、所想，从而形成一个完整的知识体系，也供大家参考。这是一个横向跨度很大的新领域，大家都还在探索，水平有限，难免疏漏，不对之处请大家指正，也欢迎各领域的专家参与讨论。

1.引言

从2019年下半年开始，各个玩家都发布了在汽车软件化方面的战略，特别是2020年这种经济大环境不好的情况下，仔细去看看各方的动作，丝毫感受不到有什么汽车业的寒冬，有些玩家是真做，有些玩家是在跟风，还有一些还在睡觉。

最近和各种背景的人交流，技术派似乎认为这就是未来方向，传统派关注的问题很实际，花这么大代价去重构汽车的软硬件基础架构，究竟有什么意义？对这个方向还存在疑虑的，现阶段也很难有什么令人信服的证据去说服。我更加关注执行层面的事情，如果这个方向的是正确的，如何能让想法慢慢落地？思考了很久，决定从三个维度去阐述这个事情：

人从哪儿来
要做的事情
执行策略与计划

为什么先讲人，是因为软件定义汽车这件事情，最关键的还是要重构车辆底层的软硬件基础架构，而行业里面没有现成的人才储备，无论是互联网来的，还是传统汽车电子软件来的，都存在能力上的短板，并且从架构上也没有最佳实践，所以即使是哪家车厂想清楚了要做什么，短时间也招不到如此多的合格的人才，所以传统的玩家无论想做什么软件，三个基本能力是必须掌握的：

软件架构能力
软件开发能力
软件工程的能力

很多人都在讲，传统巨头转型过来，会吊打特斯拉，可事实是转型过来的巨头依然还在被吊打着，有一个要素大家要清楚，拥有强大软件的研发能力的科技巨头，招揽汽车顶级人才的能力，要明显强于传统巨头招揽软件人才的能力，科技巨头拿二线程序员的薪资就能招揽到一线的汽车人才，虽然很残酷，但却是事实。

2.互联网人才的能力模型

IT与互联网大部分的软件开发人员，都属于在通用计算机系统上的软件开发，一般是在某种操作系统上(Windows/Linux/IOS等）进行应用软件开发，主要包含电脑端，手机端，服务器端等设备，以X86与ARM架构为主，大部分开发人员都会使用某种高级语言进行特定任务的开发(C++/JAVA/OC//JS/PYTHON等），由于业务的需要，互联网公司会有算法人员(图像/语音/数据），手机与智能硬件的公司，也会有部分BSP的开发团队，他们属于软件团队中最懂电子硬件的人。

大部分计算机相关专业的人，毕业之后都涌入了这个行业，部分非计算机相关专业的人，自学编程之后也涌入了这个行业，所以这个行业当中有庞大的人口基数，人员规模在百万以上。

从2015年开始，掀起的智能网联和自动驾驶的热潮，吸引了大批互联网人的加入，从本质上讲，都是围绕车的外围进行的一系列应用开发（车机+TBOX+手机+服务器），但车还是那辆车，基础架构并没有发生变化。通过几年的摸索，大家也发现，只在外围做创新，本质上无法带来革命性的突破，不去从内核上革命，永远也追不上特斯拉。

总结下来，我的观点可以概括为以下几点：

互联网有大量的优秀软件人才储备，有构建大规模软件的软件工程经验。
搞车联网和自动驾驶，互联网人有技术上的优势。
但是大部分人不懂硬件，需要补上硬件的短板，以及汽车软件的Know-How。
IT界在成熟硬件架构的上的工程的经验，照搬到车这个分布式异构平台下是要吃亏的。
按照过往的经验，车载软件一半以上的时间花在了集成联调阶段，不像互联网测试环境到生产环境的迁移那么的流畅。

3.传统汽车人的能力模型

传统车企里面最懂软件的应该就是其IT信息部门了，这两年兴起的车联网，车企中最先参与的也是这部分人，但大部分的开发人员还是都来自于IT及互联网。

传统汽车产业链当中对软件了解最多的，应该是Tier1当中的汽车电子软件部门，汽车电子软件属于嵌入式软件开发范畴，是在专用计算机系统上进行软件开发，一般要求开发人员具有一定的硬件基础，主流的嵌入式平台包含ARM、DSP、FPGA等，开发语言主要是汇编/C/C++，受限于整个行业的限制，汽车电子软件的主流开发平台还是ARM，并且大部分还局限在微控制器层面。

大部分的嵌入式软件开发人员，来自于通信、自动化、电子等对电子硬件比较了解的专业，少部分来自于计算机（嵌入式只是计算机专业的一个小分支，毕业生更倾向于去互联网），汽车电子软件属于嵌入式软件的一个分支，但由于其行业的封闭性，从业人员的来源就更窄，前面的文章也分析过，如果除掉车联网的那批人，中国整个行业不超过5000人。

从软件人员的角度看来，和整个软件关系最大的可能就是电子电气架构，可是在传统车企那里，电子电气部门的话语权也是受限的，观察一下各大车企技术中心研究院的负责人，基本都是传统底盘、发动机等领域出身。在他们的领导下搞软件定义汽车，搞数字化系统，想想就知道结果，所以组织架构的变革是前提。

4.传统ECU的开发模式

很多文章都提到传统ECU，一辆现代汽车会包含几十到上百个各种各样的ECU，虽然数量很多，但是构型基本一样，以下就是传统ECU的典型架构图：

传统ECU

主要包含以下几个部分：

电源、外设接口、ADC、SCI、PWM、看门狗、车载网络接口(CAN、LIN、Ethernet、FlexRay）
非易失性存储NVM（一般在几十K到几兆之间，大部分应用512K以内就足够）
SRAM（一般在几十K到几兆之间，大部分应用256K以内就足够）

一般具有以下特性：

采用Cortex-M、Cortex-R内核居多，部分厂家有自己的内核
Lock-Step(保持多个CPU、内存精确的同步，在正确的相同时钟周期内执行相同的指令)
ECC、ECM 纠错机制
最高能够达到ASIL-D 安全等级要求

代表芯片：

NXP S32K系列 MAC系列 LPC系列 KEA系列 i.MX RT系列（都是Cortex-M内核）
英飞凌 XMC系列(Cortex-M内核） AURIX TC系列（TriCore内核）
瑞萨 RH850系列
TI Hercules系列(Cortex-R内核）

一个不跑任何操作系统的ECU，其主程序代码一般如下：

void task1()
{
   status=!status；//反转某个状态，比如设备的开关   
   write(device_addr,status); // 向设备地址处写入设备状态
}

int main(void)
{
   init_irq(); //初始化中断向量   
   init_timer(); // 初始化时钟   
   init_devices();//初始化其他设备   
   while(1) //开启无限死循环   
   {
        task1();// 运行任务1     
        delay(1000); // 延时一段时间     
        task2();// 运行任务2   
   }
}

在运行到主程序之前，会有一系列汇编代码，处理与CPU体系架构，板级支持相关的事情，一般会包含，屏蔽中断，初始化内存，建立堆栈，把代码搬进内存等等，事实上就是BootLoader该做的事情。

这样写的裸机程序，其任务只能顺序执行(可以通过更改PC指针强制跳转），也可以通过中断执行其他任务，但是却无法灵活的设定任务的优先级，适合于任务非常简单的场景，比如在单核处理器中，做简单的开关控制。

稍微复杂一点的场景，就需要有一个OS来实现相关的设备管理，比如小型RTOS，其主程序代码框架一般如下：

void task1()
{
   status=!status；//反转某个状态，比如设备的开关   
   write(device_addr,status); // 向设备地址处写入设备状态
}

int main(void)
{
   init_irq(); //初始化中断向量   
   init_timer(); // 初始化时钟   
   init_devices();//初始化其他设备   
   create_task(task1,stack_size,priority); // 创建一个任务   
   create_task(task2,stack_size,priority);   
   task_schedule(); // 开始任务调度
}

这个OS最核心的功能就是提供了任务调度、优先级设定、任务间通信的机制，在OS之上就能实现更加丰富的业务逻辑。

如果是遵守Classic AutoSAR的方法论进行开发，整个过程可以分为三个阶段：系统配置、ECU设计与配置、代码生成，开发过程中会使用由Vector公司等公司提供的工具，前期也会在MATLAB Simulink中进行仿真，最后生成项目代码，在这个过程中几乎不用写什么代码。

所以概括下来，有以下几点想表达：

传统ECU软件的开发，也并不像大家想的那样高门槛，本身也不复杂，再复杂也就几百K的代码量，还不如高性能计算单元上的一个引导程序大。
汽车电子软件的核心工作就是与硬件设备交互，开发语言是汇编和C，只做业务会C语言就行了，汽车软件的特殊Know-How是这个行业的一个壁垒。
大部分嵌入软件工程师都精通C编程，但也被C面向过程的思维限制住了，缺少的是构建大规模软件的软件工程能力。
传统的嵌入式软件开发，可以为汽车这个行业提供许多人才储备，过来的人员需要补齐车载软件开发的Know-How。

5.高性能计算单元上的软件开发

这个章节我先起个头，因为这部分内容和软件定义汽车具体要做的事情非常相关，下图是TI的TDA4的系统框图，非常典型，各家的高性能SOC也都大同小异，大家先看看，有个印象，下篇我们将详细介绍。

高性能计算单元

6.总结

对于无论是互联网人，还是传统的汽车电子软件开的人员，软件定义汽车都是一个新的领域，需要相互借鉴、相互学习，想要加入这个行业的人需要补齐对应技术上的短板，对于各个玩家来说，现阶段还是以积累能力为主，而且招募相关人员会非常困难，特别是能够进行全局设计的架构人员。

每个行业都有每个行业的专业性，得心存敬意，但也不是畏惧，为什么有底气说这些，也是有经历的因素在里面，童年时代大家在玩玩具的时候，这些芯片电子元件就是我的玩具，后面的各种项目经历，使得我对各家芯片也是如数家珍，这种经历也为我现在做架构工作提供了非常大的优势，因为一般的开发工程师或者是合作方很难找理由忽悠住我，实在不行我会直接教他怎么做。

希望有更多软件领域的高手投入到这个行业，做这个事情需要很强攻关能力的技术团队，也需要全行业一起努力！

写于2020年6月20日下午

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