序
前言
第1章汽車電子與軟件架構
1.1汽車電子與軟件架構發展背景 001
1.2汽車電子與軟件架構概述 003
1.3汽車電子拓撲架構的演進過程 005
1.3.1基於CAN總線的分布式控制架構 005
1.3.2分布到集中的動力繫統及基於域控制器的架構 006
1.3.3拓撲架構集中的趨勢及其演變 009
1.3.4集成式與分布式的對比 011
1.3.5汽車電子拓撲架構演進路線 012
1.4汽車電子硬件架構及實例 013
1.4.1芯片級架構 014
1.4.2控制器級架構 018
1.5本章小結 021
思考題 021
第2章車載通信網絡
2.1車載通信網絡概述 022
2.1.1通信網絡的基本概念 022
2.1.2車載通信網絡概述 032
2.2傳統車載網絡及其發展 034
2.2.1CAN總線 034
2.2.2MOST總線 036
2.2.3LIN總線 036
2.2.4FlexRay總線 036
2.2.5CAN FD總線 037
2.2.6CAN XL總線 041
2.3車載以太網 042
2.3.1車載以太網簡介 044
2.3.2以太網物理層基本概念 051
2.3.3車載以太網物理層規範 054
2.3.4車載以太網數據鏈路層 058
2.3.5車載以太網TCP/IP協議棧 060
2.4面向服務的協議SOME/IP 065
2.4.1SOME/IP消息頭格式 066
2.4.2SOME/IP通信模式 067
2.4.3服務發現協議SOME/IP- SD 069
2.5基於以太網的實時通信AVB/TSN 070
2.5.1以太網實時性需求與AVB/TSN 070
2.5.2時鐘同步 072
2.5.3調度和流量整形 076
2.5.4通信路徑選擇和容錯 081
2.6本章小結 082
思考題 082
第3章軟件架構與基礎軟件
3.1汽車軟件開發中面臨的挑戰及其解決思路 083
3.2分布式實時控制繫統架構 087
3.2.1OSEK OS簡介 087
3.2.2OSEK COM簡介 093
3.2.3OSEK NM簡介 096
3.3面向實時控制的統一架構及AUTOSAR CP 097
3.3.1AUTOSAR CP介紹 097
3.3.2AUTOSAR CP的基本分層架構 098
3.3.3AUTOSAR CP的軟件組件 099
3.3.4AUTOSAR CP應用接口 102
3.3.5AUTOSAR VFB 103
3.3.6運行時環境 107
3.3.7基礎軟件層 110
3.3.8AUTOSAR CP方法論 126
3.3.9AUTOSAR OS 131
3.4軟件統一架構及自適應AUTOSAR AP 133
3.4.1AUTOSAR AP介紹 133
3.4.2AUTOSAR AP分層架構 136
3.4.3AUTOSAR AP的通信 137
3.5AUTOSAR AP的應用程序生命周期管理 143
3.5.1狀態管理、執行管理與操作繫統之間的關繫 143
3.5.2應用程序的生命周期管理 145
3.5.3整機的狀態管理 149
3.6AP功能集群概覽及方法論 154
3.6.1AP的存儲管理 154
3.6.2AP功能集群概覽 154
3.6.3AUTOSAR AP方法論 156
3.7本章小結 158
思考題 158
第4章面向服務的架構
4.1SOA的概念解析 159
4.1.1SOA的定義 159
4.1.2SOA在汽車領域的應用背景 159
4.1.3SOA在企業IT架構中的應用 160
4.1.4汽車軟件SOA的概念解析 165
4.1.5汽車軟件SOA架構 167
4.2SOA在汽車中應用的基礎和支撐 169
4.2.1高性能高集成芯片 169
4.2.2多功能異構操作繫統 171
4.2.3高帶寬車載以太網 171
4.3中間件 171
4.3.1中間件的含義 171
4.3.2從中間件角度看SOME/IP及其應用 172
4.3.3中間件DDS概念及其應用前景 175
4.4SOA設計實現 179
4.4.1AUTOSAR AP中SOA的架構設計 179
4.4.2PREEvision中SOA的設計 183
4.5汽車SOA架構的市場實踐 186
4.6本章小結 188
思考題 188
第5章軟件開發流程及其OTA升級
5.1汽車軟件發展背景 189
5.1.1汽車軟件發展趨勢和面臨的挑戰 189
5.1.2基於模型的設計與驗證 190
5.1.3SOA架構中的開發流程 191
5.2汽車軟件開發流程 192
5.2.1V模式開發流程 192
5.2.2敏捷開發流程 195
5.2.3功能安全 199
5.3汽車軟件的OTA升級 202
5.3.1ECU基於Bootloader的升級 202
5.3.2ECU基於OTA的升級 203
5.3.3OTA升級的優缺點 205
5.3.4OTA升級的發展現狀 206
5.4本章小結 207
思考題 208
後記與致謝
參考文獻

汽車電子是同濟大學非常有特色的專業方向，同濟大學汽車學院開設“汽車電子嵌入式繫統”相關課程已經有20多年的時間了。2010年我所編寫的《汽車嵌入式繫統：原理、設計與實現》講述了汽車嵌入式繫統的基本概念、基礎知識，重點介紹了汽車電子嵌入式繫統獨具特色的開發方法、軟件架構和開發流程，作為教材沿用至今。
近十多年來，汽車行業形勢發生了巨大變化：一是汽車動力繫統發生了革命，電動化成為汽車行業的潮流，因此，汽車電子的控制對像增加了電機、電池、燃料電池等電源和電，並因此增加了大量電力電子的內容；二是自動駕駛和智能座艙作為電動底盤的上層建築，得到了快速發展，自動駕駛所需的環境感知、智能決策技術以及智能座艙所需的人機交互、信息娛樂和車載通信技術與傳統汽車電子面向機電繫統控制的嵌入式繫統技術有很大的不同，因此引起了汽車電子的根本性改變，這個改變不僅僅體現在應用層，更體現在底層的電子電氣和軟件架構上。
電子與軟件架構的核心是建立異構、分布式電子繫統的規範化框架，統一面向物理繫統的實時控制和面向“人 車 路”一體全生命周期的智能信息處理，其規範化的核心是定義功能和接口，為有機融合底層硬件、通信協議、操作繫統、用戶軟件和開發工具奠定基礎。本書繫統梳理了以上基本概念、發展邏輯和基礎體繫。
全書從汽車智能化和網聯化的背景出發，引出了一個面向實時控制和信息處理的汽車電子新體繫；車載通信介紹了汽車主干網從LIN/CAN總線向車載以太網的發展過程及核心技術；基礎軟件從OSEK規範的設立及其實時操作繫統開始講起，其目的是與《汽車嵌入式繫統：原理、設計與實現》銜接，重點介紹了包括AUTOSAR CP、AUTOSAR AP在內的新型軟件架構；此後介紹了面向服務的軟件架構SOA的基本概念、發展過程、結構模型和設計實踐；最後介紹了汽車電子繫統開發流程，包括V模式、敏捷開發模式和空中軟件升級技術。
本書主要面向高校汽車、計算機相關學院、科研機構的學生和教師，汽車企業、汽車電子零部件企業的科研人員等。本書既可以用作汽車電子與軟件的入門級教材，也可用作汽車電子與軟件繫統開發的參考工具書，本書可以和《汽車嵌入式繫統：原理、設計與實現》配合使用，以更全面地理解智能電動汽車的汽車電子技術面臨的主要問題以及在解決問題中發展出來的核心概念、取得的關鍵技術及積累的知識體繫。
由於作者水平所限，本書疏漏之處在所難免，請各位讀者不吝批評指正。

編者