最近CES上，德州仪器发布了全新的汽车网络架构。电动汽车的网络架构卷了很多年，“域控制器”这个概念已经被提到了太多次，还能有什么新意呢？看完这次官方发布的资料，其实这些德州仪器发布的「RCE远程边缘控制协议」的方案，并没有把性能强调在第一要素，而是面向量产考虑，做了严格的成本控制和区隔。我也拍到了德州仪器在这方面，最新的零件。相关的专利和文件，我都帮大家整理好，放在评论区置顶了，有需要的同学可以随时拿走。为什么要全新的汽车网络架构？为什么汽车网络架构，需要更新？我想到一件事情——苍蝇这个东西特别难打？为什么人的手速，好像就是比它，慢一点点？这是因为昆虫的神经架构，和人类，或者说哺乳动物，是不一样的。它像一个高度自主的分布式工厂，比如腿上，翅膀上，每个体节神经节，都有自己的标准操作程序，能独立快速响应本地问题。虽然它的大脑很小，优点是反应快、能耗低。而人类，像一个拥有超级计算中心的集中王国。所有信息都汇集到大脑进行处理和决策，再下达到各个器官。大脑作为计算中心，能处理复杂得多的问题。但是你手和大脑离开远了，所以需要人类的神经网络的带宽更高，传导速度最高可达 120 米/秒。碰上比如气流突然变化，意味着危险来临，要赶紧飞走，这种刻在基因里的最底层的功能，苍蝇这种“终端快速反应”的系统，架构效率要高于你的“长链路智能决策“系统。但这就说明，苍蝇更高级么？——肯定不是。有得必有失。毫无疑问，人类的大脑和神经网络虽然复杂，但是可以运行复杂得多的程序，可以组织协同，发明工具，搞出100种方法来消灭苍蝇。但现在路上绝大多数的汽车，其实电器架构都和昆虫，更接近一些。车灯要开、车窗要摇、座椅要动，每个零件都会带个 “小处理器”，或者叫MCU，每块MCU。比如想升个窗，得先告诉车窗的 “小MCU”，它再指挥电机动，整车控制器发指令给门板 MCU，这个 “小脑” 得先自己琢磨：升多快、到哪停、遇到障碍物怎么防夹，琢磨明白了才敢驱动电机。所以大家经常听说，一台车要用成百上千块芯片。但这样会有三个问题：1. 软件分散：每一个MCU都要单独的控制软件，运转起来也难配合。这也是所谓，大公司病的来源2. 维护成本高 ：一个控制器要新增功能，其他MCU得逐个修改、测试、推送，车企嫌麻烦，消费者自然没得用。全生命周期都要OTA，软件维护的成本会指数增长。3. 供应链脆弱：要凑齐这么多芯片，供应链的压力很大但是德州仪器RCE方案，就是来解决这些麻烦的。简单说，就是把所有零件的 “小脑子” 都撤了，只留若干个 “关键节点”。以后不管是开灯、升窗还是调座椅，都由 “节点” 直接发指令，零件只负责 “听话干活”的，汽车神经系统。那算力更集中，使用更高带宽通讯的汽车网络架构，这东西有这么多优点，为什么大家都不早用呢？为什么这套东西今天才有？有一个很大的原因，是因为现在，汽车供应链已经充分分工。特别是在芯片、架构、网络这种非常依赖一个基础协议的领域，主机厂和芯片供应商，存在着一种复杂的，怎么说呢，共生关系· 不是某一家供应商推出了一个更好的标准或者协议，马上能确保大量的市场需求。· 也不是某一家主机厂振臂一呼，说我发明了一个更好的标准或者协议，供应商马上上量生产。 这时候就需要一个行业组织，从中沟通协调？真的有这么一个组织——IEEE 802.3 工作组。它吸引了全球主流汽车整车厂（OEM）和产业链核心供应商参与，2020年开始，这个多加巨头构成的组织开始沟通，从标准制定，到技术落地的全部环节。终于到了现在，主机厂方面，BMW首次提出远程控制协议（RCP）的概念。而作为芯片和车载网络供应链的头部企业，德州仪器提出了一种全新的，面向量产的远程控制边缘协议 (RCE)。也就是置顶链接里的这份白皮书。那这套协议具体是什么呢？什么是德州仪器RCE？用人类的神经网络，只是一个比方，汽车上不能把全部控制计算，全部要归拢到最核心的一个控制器里，就像不能把鸡蛋都放在一个篮子里。这样的话会导致「功能安全」的问题，汽车工程师是不能接受的，所以他们是”参考“了高级生物的神经网络架构，在车辆的边缘，布置一定的节点。用这些节点，来代替每个零件上到MCU。这些节点有着相比传统ECU更强的算力，更高的网络通讯能力，但也有同样的功能安全等级。功能安全的概念很宽泛，如果用一句最直观但是不太精确的话描述，就是不容易宕机。而这些节点的存在本身，就让这套网络，有了全新的结构。而为了沟通这些节点，有三种不同的 “宽带网络”：· 最需要大数据的场景，有速度最快的网络（ 10BASE-T1S，10Mbps）。要承认，开头我有些标题党了。车载高速以太网络，用在比如智舱和辅助驾驶之间的数据传输，带宽不比你家慢 100BASE-T1（100Mbps）、1000BASE-T1（1Gbps），而且是上下行同样的速度。而家里的网络，上传可能比下载要慢非常多。毕竟德州仪器推出的这个方案，核心是面向量产，那也就意味着要考虑成本，这种10Mbps的低成本以太网络，可以大规模应用，已经足够撑起全新的这套架构，边缘「节点」之间的互相联系。· 节点再往下，还有成本处于中间档次的CAN FD Light（1-5M）· 还有成本更低的UART over CAN（2M）这种升级过后的CAN网络。分别应对复杂一些的零件，比如车灯、摇窗机；或者简单一些的负载，比如门锁。这套节点控制器、网络，通信标准，就构成了RCE全新的汽车神经网络。说到这里，可能你也注意到，技术将要真的量产的时候，不得不面对成本，这个残酷的挑战。RCE 的优势在哪？1. 扩展性强，成本更低首先，算账要算「整体」。从传统架构，升级到RCE这种中央域控架构，虽然控制器和网络的零件变贵了，但是软件维护的成本降低了。软件都集中在若干个 “节点” 里，不用给每个零件单独写程序，省了好多开发和维护的钱；升级车的功能，比如圣诞节到了，远程加个圣诞灯语，只更 “大脑”更新一下，车灯控制器，还有中间所有的节点，都不用折腾了。只要一个零件里没有用什么特别稀有的矿，规模化的工业生产，会把它的成本迅速压低。想想二十年前的液晶屏，十年前的电动车电池的价格？生活在全球最大的工业国家，我们的感受是最深的。如果RCE这种架构，可以把定制化软件的开发 / 验证工作量，减少 70%-90%，工程师不用再在很多个小 MCU 之间到处抓瞎，那整体的成本，是下降的。而且这套全新的神经网络里，分布着大量节点。硬件规模化扩展，其实非常方便。说白了就是低配车和高配车，可以使用同样的一套主干网络。只要大规模量产，价格嘛，你懂的～2.对整车制造商来说：只要成本账能算的过来，那新的架构，肯定会让汽车的产品力快速提升，我聊聊我简单能想到的——- 首先是算力复用。以前车灯的芯片，毕竟是车灯的，计算能力能强到哪里去？这时候要搞什么车灯动画，那肯定会卡顿。而有了 RCE，中央大脑直接控制每一颗 LED 的亮灭时序，这142 颗 LED 灯组，能上演丝滑的迎宾动画、转向辅助光影。等于每个终端的算力，都变强了。- 分散 MCU，得靠一堆线束连接。一辆传统汽车的线束总长度能达到几公里，重量占比不低，还会产生电磁干扰，影响电子设备稳定性。RCE 架构让边缘节点靠近负载，线束长度大幅缩短，整车重量能减轻不少。对电动车来说，轻量化，能扣的时候必须扣。- 甚至，对于那些赶项目进度，熬夜加班的工程师来说，头发也能多保住一些？3.对消费者来说：所有技术进步，最后收益的肯定是用户。以前买车的时候，配置都是固定套餐：想要智能大灯，就得被迫选高配版，然后 “交付即过时”，买车之后新出的功能都跟自己没关系。但如果边缘 MCU 节点，已经低成本的大批量布置好了，软件升级的成本也很可控，不用为用不上的功能买单，能根据自己的需求和预算灵活调整配置，真正实现 “按需消费”。总结：【软件定义汽车】这句话，相信你已经听了很多年。但到底哪台车，算是软件定义的汽车？我想这句话的本质，有一部分肯定是车辆的功能，可以随着软件的更新而实时迭代，而不是“交付即过时”。要促使车辆制造商在汽车的生命周期里，提供软件更新的服务，本质是背后的投入产出比要平衡，还有车辆硬件的基础设施，要能够支持几年后的软件迭代。而在这个过程中，RCE 协议，是支撑这套系统运行的 神经网络“基础设施”—— 让软件的价值最大化，让硬件的潜力充分释放。又是一年一次的CES。这套RCE远程控制边缘协议，是德州仪器展台上的重点之一。我们刚刚聊了很多“成本”，对汽车行业了解的同学知道，别的东西说的再花里胡哨，没用。当成本的问题解决，那可能要动真格了。