談談“域控制器”

現在主流的無域控制器的架構，基本特點就是各個功能一般由單獨的控制器主要負責，包括輸入信號採集、邏輯處理，以及各種相關負載的控制。簡單的說，一個功能模型的相關的IPO工作的絕大部分都是由這個控制器自己完成的。

說到域控制器，不得不從啥是控制器說起。這個事情，說來話長（請原諒我的囉嗦，直接拋出一個概念或者結論，而不給別人解釋清楚，讓別人自己去猜，在我看來就耍流氓。而且不說清楚，我自己都過意不去，覺得那是一個不負責任、不厚道的人的做法）

所有的控制器本上都只做三件事情：採集數據，進行邏輯處理，輸出。我喜歡稱之為IPO（Input- Process - Output），因為這能讓我想起股票、公司上市、Money……（此處省略800字）

這個模型也有人稱之為S-P-A: Sense – Plan - Act。對於我這個老實人來說，SPA總是感覺怪怪的。

IPO這個模型，如果放大一些，可以把整車看成是一個IPO的模塊，輸入用戶的各種控制命令和環境信息 --- 進行邏輯處理 ----- 輸出整車級別的功能。比如說：用戶踩下加速踏板，車輛能夠加速。或者是用戶按下遙控鑰匙的鎖車按鍵，整車上鎖。其實這個才是用戶想要的東西。現在大家花了很多精力去研究的技術，比如說電源管理、網絡管理等，最終用戶是根本不關心的，只要我的車想開的時候就能開，我去管什麼電源模式管理技術是否先進幹嘛？事實上也沒有一款車去宣傳這個東西。

我們這些技術人員搞這個完全是因為被整車的成本、性能、和當前的相關技術的侷限性所逼迫的。假如說現在有了一種容量超級大的電池，價格還便宜，體積有小，那麼誰還會在乎靜態電流之類的參數了呢？

Tesla就是想清楚了這一點，完全站在用戶的角度去做全新的設計，Model3甚至取消了儀表盤。其實，儀表盤真的是一定需要的嗎？這個問題不同的人可能會有不同的想法。在我看來，現在的儀表這麼複雜，完全是歷史上的很多東西一代代積累下來的。比如說燃油車的轉速錶，最初的車都是手動擋，看轉速決定換擋時機是一個很重的事情，但是現在自動擋的車還有多少人看轉速，看了你能做什麼事情嗎？設計車的人為啥不能多去想想駕駛員究竟想看到啥呢？

控制器，很多年以前被稱為車載電腦（可能那個時候大家只能拿電腦來類比控制器了），經常被稱作ECU(ElectronicControl Unit)。或是Controller，也對應的動詞是Control，意思是：指揮; 控制; 掌管; 支配; 限制; 限定; 等

PS：之所以扯到英語，不是為了展示我學過英語，而是因為電子學發源於西方，中國引進過來後，很多概念、名稱都沒有與之對應的詞，就只能根據理解去命名了，所以很多時候就不那麼準確了。比如說總線這個詞，英語為BUS，也就是公共汽車，很形象的表明了BUS可以承載很多信息（可以理解為乘客），要經過上很多車站（控制器），每個站都有可能有乘客上下車，也就是有的控制器把信息放到BUS上，有的信息被某些控制器所取用。多麼的形象啊，創造這個詞的人就是天才。相比之下，中文詞總線就損失了很多的含義。不過，要想把這些專業詞彙的翻譯都做到”信、達、雅“還真的不容易。

知道了控制器能夠做什麼，我們再來看看控制器是啥樣的。下面的圖片是在網絡上隨便找的，第一個是正常的樣子，第二個是控制器裸奔的照片。每個控制器都是不一樣，但是從可見部分講，基本上都是由外殼、PCBA+接插件組成的。

（隨便搜了一個圖竟然是老東家的東西）

雖然外殼、PCBA+接插件都很重要，控制器的可見部分中PCBA才是真正的核心，因為軟件存儲在裡面。硬件可以被Copy，但是軟件卻不能。所以軟件才是各個主機廠可以真正保護的東西。

無域控制器的架構

現在主流的無域控制器的架構，基本特點就是各個功能一般由單獨的控制器主要負責，包括輸入信號採集、邏輯處理，以及各種相關負載的控制。簡單的說，一個功能模型的相關的IPO工作的絕大部分都是由這個控制器自己完成的。

所以，現在增加功能很多時候都是通過增加控制器來實現的。比如說，需要車聯網的相關功能就加裝一個TBOX，增加一個電動座椅功能，就需要加上一個座椅控制模塊。正因如此，也就產生了很多專業的控制器供應商。如果一個供應商在哪個領域的做的比較牛，那麼他就變成了這個控制器的專業廠商，所以，我們整車廠的人也就形成了固化的思維，需要哪個功能就去找哪個供應商聯繫買這個控制器回來。

域控制器

隨著時代的發展，嵌入式處理器的處理速度越來越快，各種新型總線的傳輸速率也越來越快，比如說FlexRay能夠達到10M的速率，目前普及的車載以太網Ethernet可以達到100M。有了高速的傳輸，部分實時性高的事情就可以進行集中處理了。打個比方，古代通訊不發達的時候，皇帝們只能去任命一些封疆大吏來全權處理當地的事物，而封疆大吏們又會任命很多太守去管理各個郡。

但是在現代社會，這種形式雖然好像還在，但是內涵已經徹底變了，隨著通訊和交通的發展，中央可以隨時獲得各個地方的信息，並且直接去管理地方的很多事情。域控制器就是通訊和交通充分發展過程中的一個過渡性產物。

請務必注意過渡性這個詞。因為目前業內已經有了更高的目標規劃：Server。

IPO這個理念大家一定要仔細體會一下，理解了IPO，就明白了控制器的本質。無論控制器的軟件、硬件如何變化，控制器的基本功能還是沒有變，還是去採集輸入、進行邏輯處理、然後控制輸出。輸入的信號在更新，需要控制的輸出端也在變化，控制器就必然要變化。

輸入端的變化主要來自：新功能的需求（比如ADAS，車聯網等），新的總線（如：FlexRay，以太網，CANFD，LVDS等），新的傳感器和輸入端（智能傳感器，雷達，攝像頭，屏幕、雲端等）。

輸出端的變化可能少一些，比如智能執行器、各種屏幕等。

有了這麼多輸入和輸出端的變化，中間的處理單元一定要進行相應的升級，尤其是各種攝像頭、雷達等的引入，讓需要處理的數據量成幾何級數進行增長，需要的控制器的計算能力也就要增加，因此，域控制器往往會有多個MCU和SOC。

另外一方面，如上面所說的通訊總線速度的大幅度增加，可以讓一些需要多個單獨控制器執行的邏輯處理和計算工作，集中到一個域控制器中完成，然後再通過總線去發送給各個智能執行器。但是由於目前智能執行器的發展還沒有那麼快，所以很多時候是需要通過具有總線通信能力的一些控制器去驅動執行器的。

我相信這一定是一個過渡方案。將來，隨著ASIC的發展和成本降低，很多執行器可以直接集成通信能力了。那個時候，控制器的數目就可能真的減少到大眾所說的幾個了。

再從IPO的角度理解一下域控制器和未來的Sever，輸入輸出端無論如何變化，域控制器和未來的Sever都只是做一件事情，根據輸入來控制輸出。即使將來AI能夠集成到域控制器和未來的Sever中，原理也還是這樣。

再補充一點，域控制器的發展至少要分為兩個階段：功能域控制器和區域控制器。

目前，由於前面所述的各個專業領域的技術還掌握在一些各自領域的供應商中，整車廠還只能按照功能域的方式來實施域控制器的方案。因為整車廠還沒有能力去掌握每個領域的全部知識。只能去找某個領域的大供應商來開發一個功能域控制器。但是，整車廠肯定會在這個過程中，把自己已經掌握功能通過自己來開發軟件，軟後佈置到這個域控制器中。

區域控制器

而隨著整車廠的Knowhow的不斷積累SDV的目標在不斷的接近，終有一天，整車廠可以自己掌握大部分的核心知識，能夠隨心所欲的根據自己認為最優的方式佈置控制器，從而減少線束成本和重量。那個時候，車上就只需要佈置一箇中央控制器，在每個執行器和傳感器多的地方就近佈置一個域控制器。控制器的軟件由主機廠來自己根據需要去開發和佈置。那個時候很多的零部件供應商就變成了硬件的生產商，最多是開發一些底層軟件和中間件。

Sever

當域控制器的能力越來越強，新的總線通信技術的成本越來越低，智能（具有基本運算處理能力和總線通信能力）的傳感器和執行器越來越多和便宜，那麼就可以實現共產主義了：車上只要一個強大的控制器 ----Sever---就夠了。

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