作者：Arm 汽車事業(yè)部高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Prakash Mohapatra

汽車行業(yè)正在經(jīng)歷前所未有的巨大變革。在多種趨勢(shì)的共同作用下，整個(gè)行業(yè)供應(yīng)鏈深受影響。軟件定義汽車 (SDV)、自動(dòng)駕駛和電氣化正在促使整車廠針對(duì)軟硬件開發(fā)周期重新進(jìn)行全方位的思考。

為了更好地管理多個(gè)計(jì)算元件，并應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的軟件復(fù)雜性（包括對(duì) OTA 遠(yuǎn)程無(wú)線更新的支持），汽車架構(gòu)正在持續(xù)地發(fā)展演進(jìn)。傳統(tǒng)的模式中，分布式的電子控制單元 (ECU) 管理著汽車中一些特定的功能，因此為了不斷為車輛引入新特性和功能，有更多的 ECU 被添加到架構(gòu)中。然而，這種模式大大提高了管理復(fù)雜軟件和軟件更新的難度，既不具備可擴(kuò)展性，也不適合 SDV 的發(fā)展。

為此，汽車行業(yè)正逐步朝著更加集中的架構(gòu)發(fā)展演進(jìn)。這就意味著負(fù)責(zé)管理多個(gè)功能且空間上布局分散的多個(gè) ECU ，將被整合到可運(yùn)行多種軟件工作負(fù)載的少數(shù)但功能強(qiáng)大的區(qū)域控制器中。

運(yùn)行多個(gè)軟件工作負(fù)載的關(guān)鍵要求之一是確保不同軟件工作負(fù)載之間免于干擾 (FFI)。在與混合關(guān)鍵軟件結(jié)合使用時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。例如，需要將遵循質(zhì)量管理要求的 ASIL B 或 ASIL D 等級(jí)軟件組件結(jié)合使用時(shí)。

實(shí)現(xiàn) FFI 的一種方法是通過(guò)沙箱技術(shù)將每個(gè)軟件組件部署到由分離內(nèi)核隔離的多個(gè)虛擬機(jī)中。而 Armv8-R 可通過(guò)實(shí)時(shí)虛擬化支持此功能。通過(guò)在基于 Armv8-R 的處理器（如 Cortex-R52 和 Cortex-R52+）上使用虛擬機(jī)管理程序或更簡(jiǎn)單的分離內(nèi)核，可實(shí)現(xiàn)多軟件工作負(fù)載之間的 FFI。

因此，Arm Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 處理器是構(gòu)建區(qū)域控制器的理想平臺(tái)之選，而區(qū)域控制器可用于部署多種軟件工作負(fù)載。目前，這類工作負(fù)載運(yùn)行在分布式的 ECU 上，其中許多 ECU 均基于 Arm Cortex-M 處理器。

架構(gòu)集中化趨勢(shì)也促使車輛內(nèi)的域控制器數(shù)量不斷地增加。域控制器可以負(fù)責(zé)管理數(shù)字化座艙、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、功能安全、網(wǎng)關(guān)、車身和底盤等特定功能。這些控制器用于執(zhí)行計(jì)算密集型任務(wù)，并連接到多個(gè) I/O 或傳感器。

Cortex-R 處理器所具備的高實(shí)時(shí)性、高計(jì)算性能也使其成為域控制器設(shè)計(jì)的理想選擇。區(qū)域控制器可以在這些設(shè)計(jì)中整合 I/O 功能，而域控制器負(fù)責(zé)更高級(jí)別的軟件任務(wù)。

未來(lái)，域控制器和區(qū)域控制器將在汽車設(shè)計(jì)中被更多地使用，而 Cortex-R 處理器也將在其中發(fā)揮著重要作用。包括整車廠、一級(jí)供應(yīng)商以及軟件和工具提供商在內(nèi)的汽車行業(yè)將想方設(shè)法，把其現(xiàn)有軟件從基于 Cortex-M 處理器的設(shè)計(jì)無(wú)縫遷移到基于 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 處理器的設(shè)計(jì)上。為滿足這一需求，Arm 創(chuàng)建了軟件遷移指南，幫助指導(dǎo)將現(xiàn)有軟件從基于 Armv7-M 的設(shè)計(jì)遷移到基于 Armv8-R 的設(shè)計(jì)。

該指南對(duì) Armv7-M 和 Armv8-R 架構(gòu)進(jìn)行了比較，并針對(duì)如何將軟件從基于 Cortex-M 的設(shè)計(jì)遷移到基于 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。指南中涵蓋以下內(nèi)容：

指令集

寄存器集

異常模型

中斷

虛擬化

系統(tǒng)寄存器

內(nèi)存模型

工具

啟動(dòng)

在區(qū)域架構(gòu)這一趨勢(shì)的持續(xù)演進(jìn)過(guò)程中，獨(dú)立 ECU 以及被廣泛應(yīng)用的基于 Cortex-M 處理器的微控制器 (MCU) 仍將在汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用（點(diǎn)擊閱讀相關(guān)文章）。這些 MCU 將推動(dòng)遠(yuǎn)程邊緣傳感點(diǎn)的部署，以低功耗和高效率控制車內(nèi)的特定操作，并適配 SDV 的新軟件架構(gòu)。

然而，對(duì)于希望在區(qū)域控制器中復(fù)用其現(xiàn)有軟件的合作伙伴，以及在新項(xiàng)目中使用基于 Cortex-M 和/或 Cortex-R 設(shè)計(jì)的合作伙伴，這份新指南必將能提供切實(shí)有效的幫助。