本文將重點介紹一種面向服務(wù)化架構(gòu)（ServiceOrientedArchitecture,SOA），其用于汽車熱管理控制系統(tǒng)開發(fā)，相比較傳統(tǒng)面向信號的軟件集成架構(gòu)，這種新型SOA軟硬件架構(gòu)主要包含兩大特點：1）將熱管理控制系統(tǒng)中負責各個傳感器采樣、電機驅(qū)動等輸入輸出功能的控制器進行軟硬件解耦，規(guī)避后期應(yīng)用層軟件功能升級而影響硬件系統(tǒng)產(chǎn)生變化；2）將原先集成式一體化開發(fā)的應(yīng)用層軟件打散，按照各個子功能進行原子化定制服務(wù)開發(fā)，方便其他控制模塊進行調(diào)用，大幅度縮減后期熱管理功能的軟件迭代和更新周期，同時減少因底軟造成的重復(fù)性測試工作量。1、整車SOA架構(gòu)設(shè)計1.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)定義奇瑞全新EEA5.0電子電氣架構(gòu)在設(shè)計定義開發(fā)初期，摒棄傳統(tǒng)的控制器局域網(wǎng)（ControllerAreaNetwork,CAN）或內(nèi)部本地網(wǎng)絡(luò)（LocalInterconnectNetwork,LIN）通訊交互的方式，直接采用基于SOA的軟件分層設(shè)計開發(fā)的思路，將熱管理系統(tǒng)（ThermalManagementSystem,TMS）相關(guān)的所有應(yīng)用層軟件上移至整車中央域控制單元（VehicleCenterController,VCC）中集成，方便整車其他模塊調(diào)用熱管理各項服務(wù)化子功能[2]。整車其他控制模塊同樣遵循SOA架構(gòu)設(shè)計原則，將其應(yīng)用層軟件打散并同步上移至VCC中，以原子服務(wù)形式允許其他節(jié)點模塊進行訪問和調(diào)用[3]，面向服務(wù)化的SOA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)詳細構(gòu)成如圖1所示。圖1整車SOA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)框圖1.2通訊方式定義整車一級域控制器之間的通訊方式在EEA5.0架構(gòu)平臺上均為以太網(wǎng)Ethernet通訊，車載以太網(wǎng)相比傳統(tǒng)CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)通訊，具備眾多優(yōu)點。其中最主要的優(yōu)勢集中在數(shù)據(jù)傳輸速度快、數(shù)據(jù)傳輸安全和傳輸可靠這三個方面，重點表現(xiàn)為能夠支持主動監(jiān)控（ActiveIntelligentMonitoring,AIM）和安全傳輸模型（SafetyTransmitModeling,STM）的抗干擾機制，其最大傳輸速度可達1000Mbps。以熱管理控制單元為例，整車熱管理所有功能都以原子服務(wù)化的形式將應(yīng)用層軟件TMS上移至VCC中，汽車其他模塊，如中控大屏主機（Inst-rumentCenterController,ICC）等在調(diào)用或激活熱管理某項功能時，首先通過以太網(wǎng)將需求功能發(fā)送至VCC，由VCC底軟進行應(yīng)用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface,API）信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的API信號再經(jīng)過熱管理軟件進行功能邏輯處理，最后由VCC轉(zhuǎn)換成CAN信號下發(fā)至熱管理控制模塊（ThermalDriveUnit,TDU）來驅(qū)動對應(yīng)的負載輸出，如鼓風機轉(zhuǎn)速、模式風門電機等，詳細通訊方式如圖2所示。圖2TMS信號通訊方式圖2熱管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.1硬件架構(gòu)設(shè)計按照SOA架構(gòu)設(shè)計的核心理念，本文重點將熱管理控制系統(tǒng)的軟件和硬件進行分離。熱管理控制系統(tǒng)應(yīng)用層軟件上移至VCC中集成，硬件驅(qū)動控制下移至TDU中進行采樣輸入和負載輸出，控制系統(tǒng)的硬件整體架構(gòu)如圖3所示。圖3熱管理控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的控制器不同，SOA架構(gòu)下的TDU作為熱管理控制器不再具備熱管理應(yīng)用層功能邏輯，僅支持底層信號采樣和負載驅(qū)動輸出，真正實現(xiàn)應(yīng)用層上移。TDU在各類子部件輸入和輸出控制過程中，主要分為LIN通訊控制和PIN輸入輸出硬腳控制兩種類型。LIN通訊控制主要針對一些復(fù)雜驅(qū)動部件，如電動壓縮機/無刷鼓風機等。在設(shè)計開發(fā)過程中，TDU作為LIN通訊主節(jié)點，首先將通訊波特率統(tǒng)一定義成19.2kb/s，再通過分配不同的ID地址下發(fā)至各從節(jié)點子部件，最后對每個子部件釋放唯一的LIN通訊協(xié)議進行雙向開發(fā)。PIN腳硬線控制主要針對一些相對簡單的溫濕度/陽光采樣和直流電機驅(qū)動輸出。以溫度傳感器采樣為例，本文中車內(nèi)和車外溫度傳感器均采用Casco（凱斯庫）公司生產(chǎn)的負溫度系數(shù)熱敏電阻，其正常測量范圍為-50～100℃，且精度可達±0.1℃，適用于汽車空調(diào)標定測試場景。2.2軟件架構(gòu)設(shè)計基于行業(yè)標準AutoSar架構(gòu)設(shè)計要求，將底層軟件（BaseSoftware,BSW）和應(yīng)用層軟件APP集成在一起燒錄至控制器EEROM是傳統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)的典型特征[4]。本文所描述的熱管理控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)最大的特點就是遵循SOA架構(gòu)的核心理念，將原先集成在控制器內(nèi)部的應(yīng)用層軟件單獨剝離出來，上移至整車VCC域控制單元中，同步開放所有接口信號。本文設(shè)計的熱管理控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)在分層設(shè)計過程中將底層軟件相關(guān)的復(fù)雜驅(qū)動（ComplexDeviceDriver,CDD）、I/O（Input/Output）抽象層、通信服務(wù)等單元模塊連同運行時環(huán)境（RunTimeEnvironment,RTE）一起集成至控制器硬件中[5]。而應(yīng)用層從低到高分為基礎(chǔ)原子服務(wù)SWC（SoftwareComponent）、組合服務(wù)、上層應(yīng)用功能三個模塊一起上移至VCC中，并對整車其他模塊開放訪問權(quán)限。層與層之間進行解耦，各個層級同時可以獨立升級版本，降低了各子模塊之間的耦合性，有助于實現(xiàn)整體熱管理控制系統(tǒng)的高內(nèi)聚。詳細的熱管理控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)分層如圖4所示。圖4熱管理控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)分層圖本文基于SOA架構(gòu)將熱管理應(yīng)用層軟件進行上移，這種開發(fā)方案的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下兩方面：1）能夠真正實現(xiàn)將熱管理控制系統(tǒng)中各個傳感器采樣、電機驅(qū)動等輸入輸出功能進行軟硬件解耦，規(guī)避后期應(yīng)用層功能升級或底層I/O被控對象硬件升級，對雙方造成相互影響和變化。2）將原先嵌入式一體化開發(fā)的應(yīng)用層軟件打散，按照各個輸入輸出功能進行原子化定制服務(wù)開發(fā)，方便其他控制模塊應(yīng)用層軟件進行調(diào)用，大幅度縮減后期熱管理控制功能的軟件迭代和更新周期，同時減少因底軟造成的重復(fù)性測試工作。3、實際案例開發(fā)本文以汽車中控大屏激活車內(nèi)空氣凈化功能為例，重點描述基于汽車SOA軟件架構(gòu)下如何實現(xiàn)熱管理控制系統(tǒng)的功能應(yīng)用場景，具體軟件功能邏輯實現(xiàn)過程如圖5所示。首先，模擬用戶在中控大屏中點擊車內(nèi)空氣凈化按鍵，中控大屏主機ICC模塊基于整車定義的SOME/IP通訊矩陣將功能激活請求的以太網(wǎng)信號發(fā)送至VCC[5]，VCC將接收到的Ethernet空氣凈化按鍵信號HMI_Active（eHMI_PM25Adjust_notifyPM25/0xA95C）=0x1（ON）有效值轉(zhuǎn)換為API接口信號傳遞至熱管理應(yīng)用層軟件TMS模型中。其次，TMS軟件會再將空氣凈化功能對應(yīng)的各個組合服務(wù)（座艙通風&座艙制冷&座艙采暖）進行分層和優(yōu)先級排序，按照“高內(nèi)聚、低耦合、復(fù)用性”原則再向下調(diào)用“循環(huán)控制”和“風量控制”等一系列單元原子服務(wù)[6]。詳細邏輯過程總結(jié)為TMS首先需要進行車內(nèi)玻璃起霧風險概率計算，在保證在無起霧風險前提下，再調(diào)用空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)外循環(huán)風門指令eHMI_CirculationAdjust_notifyREC，強制驅(qū)動空調(diào)箱內(nèi)外循環(huán)風門進入內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，并同步激活實時鼓風機轉(zhuǎn)速使能信號eHMI_BlowerSpdLvlFrontAdjust_notifyBlower。再次，在各原子服務(wù)被成功組合和調(diào)用之后，通過VCC實現(xiàn)熱管理應(yīng)用層功能由API接口信號轉(zhuǎn)換成熱管理控制模塊TDU所能接收的CANFD控制信號。TDU作為終端驅(qū)動控制器，最終完成鼓風機風量大小調(diào)節(jié)和內(nèi)外循環(huán)風門切換控制，讓用戶實際體驗到空氣凈化功能已被有效激活。圖5空氣凈化案例開發(fā)邏輯圖最后，在終端用戶進行OTA遠程軟件升級過程中，針對空氣凈化這一項場景功能發(fā)生軟件迭代，就可以直接通過云端將空氣凈化功能的軟件更新要求發(fā)送至整車VCC，由VCC重新進行調(diào)用和組合熱管理應(yīng)用層軟件TMS中的相關(guān)原子和組合服務(wù)，而不需要再對終端熱管理控制模塊TDU進行軟件刷新或硬件升級。這一方面真正體現(xiàn)了軟硬解耦的特點，另一方面也減少了由于硬件或底軟更新帶來的重復(fù)性測試，實現(xiàn)了工作量大幅降低的目標。4、結(jié)束語本文設(shè)計了一種基于SOA架構(gòu)的汽車熱管理控制系統(tǒng)，將原先傳統(tǒng)的嵌入式一體化控制器按照軟硬分離的原則，將熱管理應(yīng)用層軟件上移至整車域控制單元VCC中集成，并對該應(yīng)