1.4.5 控制器硬件和软件开发技术

1. 控制器硬件开发技术

随着集成电路设计与制造技术的不断发展，集成芯片的功能越来越强大，硬件方案也逐渐多样化。软件设计的重要性逐渐提高，但硬件电路设计的重要性不容忽视。软件设计得再完美，若硬件电路设计不合理，系统的性能也将大打折扣，严重时甚至不能正常工作。硬件的安全设计在整个产品开发流程中是必不可少的重要环节，因此在硬件设计初期就需要将安全设计的理念融入设计的整个过程中。

硬件电路的设计一般分为设计需求分析、原理图设计、印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）设计、工艺文件处理等几个阶段。

1）在需求分析阶段，着重考虑硬件方案的可实现性，充分了解当前市场方案以及芯片资源。

2）在原理图设计阶段，着重考虑关键电路的容错率以及失效后的保护机制，可以对部分功能电路进行电路仿真，以验证与理论是否相符。

3）在PCB设计阶段，要着重考虑电源布局的合理性以及关键信号的抗干扰性，如有必要应建立模型进行信号完整性（Signal Integrity，SI）和电源完整性（Power Integrity，PI）的仿真，根据结果调校布线及原理参数。在布线完成后，需要对个别元器件、布线、覆铜、叠层等间距进行既定规则的循环冗余校核（Cyclic Redundancy Check，CRC）检查，修正优化设计。

4）在工艺文件处理阶段，需要着重考虑光学定位点、丝印、文字以及过孔（Vertical Interconnect Access，VIA）的位置及大小，确保能达到生产贴片以及后期维修识别的工业要求，最终需要在丝印层添加好硬件的版本及品牌等信息。

2. 控制器软件开发技术

在智能化趋势下，传统分布式电子电气架构开始向域集中式架构转变，对大量相同功能的ECU进行整合，交由域控制器进行统一的管理调度，使软件能够独立于底层硬件进行上层软件的开发，实现软硬件解耦范围的进一步扩大。

在软硬件解耦趋势下，汽车计算平台正从“信号导向”向“服务导向（Service Ori-ented Architecture，SOA）”转变。基础硬件与嵌入式软件的传统强耦合关系被打破，底层基础软件与上层应用软件开始呈现标准化、相互独立、松耦合的特点，意味着在修改或新增某一软件功能时，只需对上层服务组件进行代码编写，不需要进行底层软件重复开发，提高软件开发效率。

基础软件用于实现汽车系统软硬件解耦，为后续汽车系统服务提供可复用、稳定的软件支撑，其架构与性能直接影响上层应用的开发效率和质量，帮助实现上层软件的多功能应用与创新发展，带动汽车技术的革新与产品差异化发展，成为智能汽车产业发展的关键一环。基础软件在汽车中具有如下特点：可维护，可升级，可实现功能与信息安全和故障隔离等，提高了整车开发的效率，为上层多元的应用软件开发提供了通用化平台，成为“软件定义汽车”中不可或缺的中坚力量。

应用软件建立在基础软件基础上，基础软件通过统一应用软件接口为应用软件提供调用和服务。应用软件的开发和运行可以不依赖具体传感器和车型。不同的市场参与方（包括政府主管机构、主机厂、供应商、高速路或停车场等交通设施管理者和个人）都可以开发应用。应用可以被打包、部署、启动、调度和升级。应用程序的功能可通过用户、路端以及云端来定义，并通过应用场景触发。借助基础软件层的支撑，应用程序的开发将向轻量化方向发展，越来越聚焦在业务逻辑本身所决定的规则制定上。