嵌入式技术，整车网络系统(1)

需要指出的，基础技术涉及的建模、仿真、软件构架等均来源于主流的嵌入式技术体系，并不固定从属于系统开发或零部件实施的具体领域。因此，基础技术也是系统开发的必要前提。在系统开发过程中，应用相应的基础技术，结合上游用户需求与下游零部件实施约束，才智完成嵌入式系统的集成设计与验证。其中，工作内容可分为架构、总线和诊断的设计及验证。

三、架构开发

架构设计是借助工程方法，通过工程需求的捕捉，合理分配系统功能，最终完成网络系统的结构设计。须要指出的是，工程方法是每个整车企业根据自身产品电气系统的竞争策略，基于相符合的理论方法，结合自身的开发配套体系，经过长期工程实践创建的。

不同整车企业甚至同一企业不同平台的工程方法是不同的，作为结果的架构更是千差万别。因而，照搬系统架构甚至工程方法的做法是无法获得合格架构的。

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架构开发容易与总线开发混淆。虽然同属系统层面开发，前者基于而高于后者。在架构设计中，总线仅是最主要的信息交互方式，其特征必需在设计过程中合理运用。反之，高性能、高质量的总线也有效增加了架构的灵活性、复杂性。

3.1工程需求捕捉(图2)

从用户角度，工程需求不同于常见的市场需求：后者主要从市场用户出发，关注的是网络系统的外在使用价值而不是具体的构架、技术和零部件；除此之外，整车寿命周期内还有开发工程师、制作工程师、售后工程师等内部用户的需求。

上述诸多用户的需求同时也包含约束，例如法规、标准、成本、质量、工程策略等等。从时间角度上。上述需求在项目周期中不同程度地动态变化。因此，将所面临的诸多用户提出的变化的需求转化为统一的工程需求，是架构开发的起点，也体现了面向需求的设计理念。

工程功能(图3)作为工程需求的基本载体，贯串着整个开发过程。由于不同整车的需求差别，对工程功能的具体划分不尽相同。一般而言，工程功能被分为用户工程功能和非用户工程功能：前者会被用户直接感受到，例如灯光；后者不会被用户直接感受到，一般是前者的支撑，例如总线唤醒，通常也被称为系统功能。

对于每个工程功能的需求，也分为功能性需求和非功能性需求：前者主要定义不同状态下输入输出等外在行为逻辑，通常是可复用在不同车型上，即实现功能性DNA，又减少了需求风险，也为相干运用软件复用提供了前提；后者包涵了其他非功能性需求，如关键资源要求、成本，往往因车型而异。

对需求的捕捉中，需求的验证是重要环节之一。上述需求数量浩大甚至互相矛盾，产生的需求风险将严重影响下游的开发。建立系统层面的功能性需求模型，不仅可以解决需求冲突问题，也是对下游功能分配的必要约束。

3.2功能分配(图4)

对于嵌入式软硬件实现的工程功能，往往需要分布到多个零部件实现以满足工程需求，因而合理的功能分配设计尤为关键。从实现角度而言，须要从逻辑、物理和机械布置层面进行平衡。

传统的做法中功能分配仅被关注在机械布署和物理层面，简单地进行基于物料成本的硬件分配。这种源自电器化阶段的做法简单直观，但是忽视逻辑分配会带来响应性差、可靠性低等一些列原理问题。

逻辑层面的分配，需要在保证关键资源、延迟、供电状态、安全等非功能性需求前提下进行。例如：某功能的子功能被分配到某控制器，除了须要传感器／执行器等硬件外，操纵器能否提供足够的存储空间、运算能力、供电状态也同样重要；子功能之间可通过总线、硬线进行交连，可是连接方式必需确保功能本身的实时性、可靠性。

3.3架构整合

功能分配仅针对单个工程功能，而功能与功能、系统与零部件存在的关联和由此产生的冲突。因而，系统层面上针对功能、零部件的平衡是架构整合的基本内容。

同时。合格的架构不仅必需满足成本要求，还须要与开发人力、可靠性、技术风险和可配置性进行折中。鉴于架构设计的复杂性和平台化战略考虑，通常以架构平台的形式出现。

作为分布式嵌入式系统，网络系统的架构(图5)存在着更分布还是更集中的争议。在更分布式的系统中，诸多功能尽可能按功能分布在不同的控制系统实现，系统的可配置性好、可靠性高但物料成本较高；在更集中的系统中，诸多功能尽可能按区域分布在同一的操纵系统实现，系统的物料成本较低但可配置性差、可靠性低。

在实际工程运用中，由于不同整车系统、不同功能领域的需求差异，更分布和更集中架构往往是折中的。架构开发常见的输出是输出文档是电气原理图、功能分配规范，并直截作为线束、控制系统和总线开发的设计输入。

信号配置是与架构设计直接相干，也是总线设计中最直观的部分。信号配置实质上是把信号依据协议特点和架构需求进行组帧的过程。从逻辑角度，信号配置必需满足架构中的流向关系、帧装载字长和带宽等限制；从时序角度，分配后信号的传输时延应确保满足功能的总体时延分配。

4.3网络管理

网络管理主要完成启动／停止、休眠／唤醒、错误处理和版本控制等功能。网络管理通常包含节点管理和系统管理(狭义网络管理)，前者限于节点本地的通讯管理，后者谐调节点间的系统级行为。

作为解决方案，可以直截引入包涵网络管理算法的嵌入式软件，进一步定义网络管理策略的时间参数设定、网络管理底层策略与运用层的接口和应用层对网络管理的具体需求。