Что делает компьютерное программное обеспечение в автомобиле

Обновлено: 04.07.2024

Существует огромное количество программ для диагностирования состояния автомобиля, его основных агрегатов и систем. Некоторые варианты являются комплексом сложного диагностического оборудования, другие - компьютерными приложениями, которые ничем не уступают первым по функциональности. Нынешняя техника для профессиональных СТО может с легкостью определить даже скрытые глубоко под металлическими корпусами агрегатов неполадки.

Позволяет наладить столь полезную работу компьютерной техники огромное количество датчиков и систем самодиагностики в сегодняшних машинах. Бортовые компьютеры служат не только для того, чтобы показывать расход топлива и контролировать определенные особенности работы силового агрегата. Этот модуль проводит тестирование и постоянную диагностику каждого узла машины.

Современные программы для диагностики автомобилей

Большинство станций технического обслуживания, которые стремятся быть современными и предоставлять качественные услуги своим клиентам, обладают лицензионными программами для диагностики авто, а также специальной компьютерной техникой для этих задач. Обычный ноутбук не подойдет для проведения диагностики, ведь в нем нет необходимых слотов для подключения оборудования.

Многие современные автомобили оснащены специальным разъемом для диагностики, с помощью которого автомобиль подключается к диагностическому устройству или непосредственно к компьютеру. С помощью такого подключения можно выяснить следующие возможные неполадки:

разрывы в электрической системе автомобиля, отказ работы иллюминационных систем и важных элементов электрооборудования машины;
неполадки с двигателем, связанные с опережением зажигания, сбитыми настройками клапанов и прочими распространенными проблемами;
поломки в системе бортового компьютера, подача неправильных сигналов в электрическую систему автомобиля;
на некоторых авто можно диагностировать тормозную систему, эффективность торможения;
программы позволяют считать показания реального пробега машины, несмотря на цифры на спидометре.

Такая проверка будет весьма уместной при покупке машины. Часто компьютерные программы для диагностики автомобилей рассказывают о машине больше, чем знает ее владелец. При наружном осмотре автомобиля невозможно определить те возможные неприятности, которые кроются в полностью скрытых от человеческого глаза агрегатах.

Чтобы не попасть в неприятную ситуацию при покупке или для определения необходимости обслуживания машины, а также в целях профилактической оценки работы важных агрегатов проводят полную компьютерную диагностику машины. Но это далеко не полный спектр работы данной системы.

Расширенные возможности программ компьютерной диагностики

Если мы говорим исключительно об универсальных программах, которые предназначены для компьютерного тестирования бортовой электрической системы, речь пойдет о достаточно бедном наборе опций. Наиболее эффективными являются специализированные приложения, разработанные производителем или уполномоченными компаниями. Такие программы зачастую интегрируются в целые диагностические и ремонтные блоки, которые управляются не с ноутбука или компьютера, а с автономной базы.

Возможности такой программы значительно более высоки:

полная диагностика состояния машины, определение необходимости проведения обслуживания или ремонта агрегатов;
высокое качество предоставленной информации, точное определение поломок и возможных проблем;
чтение всех данных с восьми разных блоков, в которых хранится информация об эксплуатации машины;
возможность перезаписывать блоки электронного управления подушками безопасности, сигнализацией и прочими системами авто;
прошивка бортовых компьютеров, инсталлирование новых программ и систем управления электронными блоками машины.

С помощью такого оборудования официальные сервисные центры получают максимальную информацию о машине, определяют возможные повреждения после ДТП и проверяют эффективность проведенного ремонта. Это многофункциональная диагностическая и ремонтная база, которая стоит невероятно дорого и зачастую присутствует только у официалов.

На вооружении же небольших СТО в лучшем случае есть ноутбук с установленной программой для диагностики. Но и этого варианта проверки работоспособности машины зачастую хватает. Посмотрите диагностику машины на примере в исполнении профессионала в следующем видео:

Подводим итоги

Программы для компьютерной диагностики автомобиля бывают разного типа. Одни достаточно установить на ноутбук, а для применения других нужно покупать целый комплекс оборудования. По этой причине качественные устройства присутствуют зачастую на вооружении официальных СТО или крупных специализированных сервисных центров.

Если вам необходима компьютерная диагностика автомобиля перед приобретением, воспользуйтесь услугами специализированных станций обслуживания. Так вы получите достоверные данные с достаточным количеством информации о состоянии машины. Есть ли у вас в жизни опыт диагностики авто на компьютерном оборудовании?

Статья о том, что из себя представляет программное обеспечение современного автомобиля. Особенности софта, процессы и технологии. В конце статьи — интересное видео о 5 нужных лайфхаках для вашей машины! Статья о том, что из себя представляет программное обеспечение современного автомобиля. Особенности софта, процессы и технологии. В конце статьи — интересное видео о 5 нужных лайфхаках для вашей машины!

Ни один современный автомобиль не мыслим без электронной начинки, которая предполагает сложное программное обеспечение. Управляя автомобилем, мы почти не задумываемся о том, какие при этом процессы протекают у него внутри – монитора-то как у компьютера нет, а, значит, действие программ не визуализировано, словно бы их и нет. Но они есть.

Особенности автомобильного софта

Современное программное обеспечение для вашего автомобиля весьма надежно: коэффициент сбоя оборудования — всего лишь один на миллион операций в течение года, и то в качестве исключения.

Сейчас в каждом автомобиле имеется в наличие несколько электронных блоков управления (ЭБУ) – electronic control unit, ECU, которые взаимодействуют между собой через электронную сеть автомобиля.

Если сравнить перечисленные шины с Ethernet, который предназначен для ПК, они работают с пониженной скоростью, так как объем обрабатываемых данных в автомашинах небольшой. Но это минимальное количество информации должно обрабатываться буквально за считанные миллисекунды.

С ростом числа ECU разработчикам приходится создавать усложненные структуры внутриавтомобильных сетей, которые требуют более сложного строения. Рассмотрим основную разницу между ПО автомашины и цифровыми технологиями других предназначений.

Внимание: Ни в коем случае не допускать перезагрузку ECU во время работы!

Основные составляющие ECU

ECU представляет собой довольно сложную плату, на которой, помимо микроконтроллера, имеются сотни других элементов. Рассмотрим основные детали.

Процессы и технология

С тех пор, как появилось первое ПО для автомобилей, многое изменилось. Если изначально программное обеспечение мог контролировать всего лишь один производитель, то теперь это стало практически невозможно.

Изначально в прошлом столетии в качестве ПО использовался ассемблер. Язык же Си стал распространяться в 90-е годы. Компания Robert Bosch и многие другие производители начали разрабатывать ПО с помощью Mathlab/Simulink и ASCET (управляющие и моделирующие технологии).

Системы шин CAN делают ПО автомашины достаточно сложным. Причина заключается в том, что они не исключают взаимодействия между программами разных ECU. Современные автомобили класса люкс могут содержать сложную сеть, состоящую из 80 ECU, которые в общей сложности имеют до 100 млн. строк кода.

В связи с тем, что ПО постоянно усложняется, возникает необходимость усовершенствования технологий инжиниринга. Поэтому в отрасли постоянно возникают параллельные технические и организационные процессы для сознания нового программного обеспечения.

Инженерные решения на уровне процессов и архитектуры тоже становятся одним из главных условий аутсорсинга. В связи с этим обстоятельством компания Bosch некоторые разработки начала отдавать на сторону еще с начала 90-х годов прошлого столетия.

В настоящее время работа над ПО для автомашин проводится несколькими объединениями, распределенными по всему миру. И такого рода деятельность стала довольно оптимальной для бизнеса.

Управление двигателем

Постановления международного законодательства по вопросам экологии требуют уменьшения расхода топлива автомобилей и соответствующего сокращения загрязнения окружающей среды. Значит, есть стимул для усовершенствования трансмиссии в целях гарантии оптимального времени впрыскивания топлива и срабатывания зажигания.

Например, современные дизельные двигатели способны впрыскивать топливо в минимальном количестве семь раз за один такт. А это для двигателя с четырьмя цилиндрами, который развивает скорость вращения до 1800 оборотов в минуту, составляет 420 раз в секунду. Все это требует новых функций ПО и более продуманных алгоритмов управления, чтобы любые отклонения свести к минимуму.

Необходимость уменьшения вредных выбросов потребовала обновленных технологий и методов обеспечения движения. Поэтому, дополняя обычные двигатели внутреннего сгорания, в будущем львиной долей авторынка будут владеть электродвигатели и смешанные разработки. Кроме того, возрастет необходимость в альтернативном топливе, и главным рычагом к решению этих задач послужит программное обеспечение.

Центром управления трансмиссиями автомашин является модуль управления двигателем. Современные модули имеют объем более 2 мегабайт цифровой памяти и функционируют с частотой тактов до 160 МГц. При этом задействуются программы до 300 тыс. строк кода.

Стандартизация

При разработке современных цифровых программ для автомашин однозначно учитывается специфика необходимого ECU: ПО непосредственно взаимодействует с определенным оборудованием. Благодаря постоянному возрастанию количества автомобильных ECU, вторичное использование ПО становится в приоритете. Поэтому в такой ситуации уместно говорить о стандартизации.

В 2003 году поставщиками и производителями было создано объединение «Automotive Open System Architecture»(Autosar). Цель создания организации – выполнение общего стандарта и единых технологий. Сегодня это объединение охватывает свыше 150 организаций, которыми сообща разрабатывается новое строение ECU, базовое ПО и все необходимое для создания рабочего программного обеспечения.

Такого рода взаимодействие предполагает создание узлов, которые не зависят от оборудования. Это дает возможность поставщикам и производителям обмениваться разработками, а также использовать их повторно на самых разных ECU.

Строение Autosar состоит из нескольких абстрактных уровней, в которых ПО отделяется от аппаратного обеспечения. На самом верху находится прикладное ПО, которое реализует всю прикладную деятельность. Ниже следует базовое, номинальное ПО. Оно гарантирует нужную абстракцию от аппаратного обеспечения точно так же, как это происходит, например, в персональном компьютере. Autosar Runtime Environment (среда исполнения в реальном времени) осуществляет связи внутри ECU.

Технология Autosar содержит все необходимые форматы обмена и шаблоны, которые используются как для генерации и конфигурации инфраструктуры, так и для ее описания.

Самыми распространенными в современном автомобилестроении являются шины (высокоскоростные) Ethernet. Они надежно поддерживают связи между ECU, а также новые опции, в том числе и в отношении безопасности.

Самая разнообразная информация качественно анализируется в целях создания объективной модели окружающей среды, что позволяет формировать новые опции, которые поддерживают водителя в экстремальных случаях.

Например, водитель во время следования отвлекся на пассажира. В этом случае приложение определяет торможение движущегося впереди автомобиля, затем предупреждает водителя или самостоятельно включает торможение. Кстати, водитель может даже сразу не узнать о наличие такого ПО, пока не окажется в опасном положении.

Заключение

В современном автомобилестроении на сегодняшний день возникают предпосылки для очередной научно-технической революции в области разработки программ, потому что более широко начинают использоваться цифровые технологии и возможности бытовой электроники. Не за горами то время, когда автомобили начнут подключаться к Интернету через все стационарные и мобильные устройства. И при этом будет возрастать роль свободного программного обеспечения для решения практических задач.

5 нужных лайфхаков для автомобиля — в видео:

Какие системы разрабатывают мировые ИТ-гиганты, как с ними взаимодействовать и что предлагают на этом рынке российские разработчики.

Автомобили с доступом в интернет (Connected cars) — один из сегментов рынка «интернета вещей» (IoT). В России его доля составляет 27% от общего рынка IoT.

Когда автомобили постоянно подключены к сети, производители могут собирать информацию о поездках и регистрировать данные о ДТП. Это позволяет производителям улучшать транспорт и делать его безопаснее.

Автомобиль с доступом в интернет позволяет водителям обмениваться информацией между различными «умными» устройствами и использовать информационно-развлекательные ресурсы.

Как считает Патрик Брэди, вице-президент компании Android Engineering, которая занимается разработкой мобильной операционной системы, среднестатистический американец проводит за рулем собственного автомобиля около 50 минут в день.

Многие водители не могут оторваться от своего смартфона за рулем, а для быстрого передвижения по городу необходима навигационная система. Устройства hands-free (когда смартфон подключается к беспроводной гарнитуре и с ее помощью можно совершать звонки) не способны решить эту проблему.

Все современные автомобили оснащены мультимедийными системами, которые способны проигрывать музыку, отображать карты и совершать звонки. Но из-за отсутствия интернета карты быстро устаревают, а проложить оптимальный маршрут с учетом пробок и дорожных работ просто невозможно.

В России система от Apple стала доступна в апреле 2015 года. Google объявила о запуске Android Auto на российском рынке в апреле 2016 года.

Оба продукта устанавливаются на смартфон в виде приложения. Затем устройство подключается с помощью USB-кабеля к мультимедийной системе автомобиля.

Чтобы начать пользоваться сервисами, требуется:

iPhone 5 и выше;
смартфон с Android 5.0 и выше;
мультимедийная система с поддержкой Android Auto и CarPlay (уточнять у автопроизводителя) или стереосистема от стороннего производителя.

После того, как смартфон подключается к автомобилю, на экране мультимедийной системы запускается приложение. В обоих приложениях присутствует голосовой помощник, позволяющий управлять мультимедийной системой «без рук».

В 2016 году Google выпустил обновление для Android Auto. Теперь приложение запускается прямо на экране смартфона. При этом дизайн интерфейса выполнен так, чтобы не отвлекать водителя от дороги.

Также Android Auto и Apple CarPlay поддерживают работу со сторонними приложениями. Системе от Apple доступны Spotify, сервис для прослушивания аудиокниг и iHeartRadio. Решение от Google поддерживает Skype, мессенджер Kik, ICQ и другие.

В целом автопроизводители постепенно отказываются от разработки собственного программного обеспечения для мультимедийных систем и внедряют в свои автомобили продукты от Google и Apple.

Первые автомобили с CarPlay появились в 2015 году. Тогда с Apple начали сотрудничать Ferrari, Honda, Hyundai, Jaguar, Mercedes и Volvo. Система была предустановлена во все флагманские модели. Постепенно все больше производителей добавляют поддержку системы от Apple. Сейчас в списке находится более ста моделей. В основном это автомобили, выпущенные в 2016 и 2017 годах.

Ненамного отличается список у Android Auto. Пока решение от Google не поддерживают автомобили сегмента «люкс»: Alfa Romeo, Land Rover, Fiat, Lamborghini, Jaguar, Infifniti. Но корпорация объявила, что в скором времени Android Auto будет доступен и для этих автомобилей. Также Google планирует интегрировать Android Auto в автомобили Lada.

Автопроизводителям невыгодно устанавливать в свои транспортные средства только одну из платформ. До конкуренции между двумя ИТ-гигантами автоконцернам нет никакого дела, а делить клиентов на тех, кто использует Android или iOS, бессмысленно, ведь так можно потерять потенциальных покупателей.

Также Pioneer, Sony и другие производители автомобильных аудиосистем представили продукты, которые позволяют подключить смартфон к транспортному средству, если такую возможность не предусмотрел автопроизводитель.

Это те же мультимедийные системы, только от сторонних производителей, которые дают возможность водителю пользоваться всеми функциями Android Auto или CarPlay.

Как будет дальше развиваться рынок операционных систем для автомобилей

Перед конференцией для разработчиков Google I/O 2017 компания Volvo сообщила о начале более тесного сотрудничества с Google. Это соглашение приведет к созданию такого продукта на базе Android, который должен кардинально изменить формат взаимодействия водителей с автомобилями Volvo. Но официальные представители не сообщают о том, как именно будет выглядеть этот продукт.

Audi также разрабатывает совместный продукт с Google на основе операционной системы Android Nougat. В отличие от Volvo представители концерна подробнее рассказали о функциях новой системы. Она будет контролировать обогрев, подъем стекол, и регулировать сиденья. Автопроизводитель показал встроенную систему в обновленной модели Audi Q8 Sport concept. В продаже она появится не ранее, чем в 2019 году.

О планах Apple по развитию своей системы пока ничего неизвестно. Вполне вероятно, что CarPlay будет интегрирован с электрокаром, который компания сейчас разрабатывает.

Еще одно решение, которое могло выйти на рынок «автомобильных операционных систем», представила Microsoft в 2014 году. Это был прототип операционной системы, носивший название Windows in the car. Тогда Microsoft делала ставку на развитие «плиточного дизайна» (metro-интерфейса). Но с тех пор о других попытках вести разработку в этом направлении ничего не слышно.

Согласно исследованию AC&M, рынок технологий для автомобилей, подключенных к глобальной сети, интенсивно растет. К 2020 году на российских дорогах будет не менее 2-3 млн таких автомобилей.

Этот рынок состоит из нескольких сегментов: развлечения, безопасность, контроль состояния водителя, управление со смартфона, системы автоматизации управления, диагностика, управление голосом.

Специалисты «Яндекса» рассматривают автомобильный рынок как стратегический и активно развивают свои продукты в этой сфере, например, «Яндекс.Навигатор». Российская ИТ-компания начала интегрировать свои сервисы в автомобили ведущих производителей в 2015 году.

Сначала «Яндекс.Навигатор» появился в автомобилях Honda CR-V. Затем в 2016 году Toyota Camry Exclusive стала первой моделью на российском рынке, для которой сразу несколько сервисов («Навигатор» и «Браузер») стали частью стандартного оснащения. В марте 2017 года «Яндекс» подписал меморандум о сотрудничестве с «АвтоВазом».

Соглашение предполагает совместную работу специалистов «Яндекса» и автопроизводителя по нескольким направлениям: создание телематических сервисов, интеграции сервисов «Яндекса» в мультимедийные системы автомобилей, работу над проектами в сфере автомобилей, подключенных к глобальной сети.

По мнению Андрея Василевского, руководителя лаборатории встраиваемых автомобильных решений, универсальный продукт для всех автомобилей придумать сложно. Каждой модели необходим индивидуальный подход.

Программное обеспечение должно учитывать все возможности конкретной модели для того, чтобы сделать передвижение по городу комфортным и безопасным. Каждый автомобиль имеет свои технические особенности, которые необходимо учитывать производителям ПО.

Мы смотрим, скорее, в сторону создания платформенного решения, позволяющего создать для автопроизводителя как уникальную мультимедийную систему, так и дополнить уже существующую в серийном автомобиле.

При этом мы понимаем, что компоненты системы (например, встроенные приложения) должны взаимодействовать, чтобы система воспринималась как единое целое. То есть важно думать не только как «Яндекс.Навигатор» будет интегрирован в систему автомобиля, но и как будет взаимодействовать с другими приложениями «Яндекса» или сторонних разработчиков.

Автомобильная система должна быть функциональная, симпатичная и безопасная. Хотя безопасность мы должны поставить на первое место.

Разработчики, создающие сервисы для автомобиля, решают сверхзадачу — предоставлять максимум полезной информации, минимально отвлекая водителя от дороги. Поэтому голос — это второй по важности, а в некоторых случаях и самый важный интерфейс. Причем, не команды дублирующие графический интерфейс, а способ взаимодействия с системами автомобиля или самим автомобилем («Камри, поставь весёлую музыку», «Лада, открой багажник»).

При желании автомобиль может выступать в роли штурмана или секретаря, а то и просто приятеля — современные технологии это вполне позволяют. Для решения таких задач у «Яндекса» есть собственная технология — SpeechKit.

руководитель лаборатории встраиваемых автомобильных решений «Яндекса»

Российская компания Cognitive Technologies занимается разработкой и внедрением программного обеспечения. Одно из ключевых направлений работы — разработка грузового автомобиля с автономным управлением на базе шасси «КамАЗ».

К 2022-2023 годам компания планирует создать полностью автономную систему управления автомобилем.

Сейчас C-Pilot способен точно распознавать основные объекты дорожной сцены: дорожные знаки, автомобили и пешеходов, в том числе, частично заслоненные другими объектами.

Особое внимание компания уделяет тестированию системы. Одна из задач — собрать как можно больше данных о редких дорожных ситуациях и погодных условиях (например, снег и лед в июне). Для этого Cognitive Techologies обращается за помощью к волонтерам, которые присылают данные с видеорегистраторов.

Но видеоматериалы — лишь отправная точка для моделирования новых ситуаций. Критически необходимы тесты системы на полигоне, где можно собрать качественные данные о дорожных условиях, приближенных к реальным.

По словам Юрия Минкина, руководителя департамента разработки беспилотных транспортных средств компании Cognitive Technologies, работу осложняет то, что в российском законодательстве до сих пор нет закона, позволяющего беспилотным автомобилям выезжать на дороги общего пользования.

Это накладывает определенные ограничения, так как в полигонных условиях невозможно создать систему, отвечающую всем требованиям безопасности.

Учитывая назначение продукта, который мы разрабатываем, приоритетами являются безопасность, надежность и стабильность. Эти критерии мы ставим во главу угла всех разработок и тестов. Впрочем, этим параметрам должна соответствовать любая система такого уровня.

руководитель департамента разработки беспилотных транспортных средств компании Cognitive Technologies

Также Юрий Минкин считает, что идеальная операционная система должна работать в режиме реального времени. Она должна реагировать на любые запросы мгновенно, независимо от нагрузки на саму систему.

Система должна поддерживать возможность работы с большим количеством внешних устройств от разных производителей: радаров, лидаров, видеокамер, исполнительных механизмов автомобиля, и так далее, а также иметь возможность расширения списка таких устройств.

руководитель департамента разработки беспилотных транспортных средств компании Cognitive Technologies

Для обслуживания автомобилей, подключенных к сети, производитель может выпускать комплектующие на протяжении нескольких лет, а то и десятилетий. Поэтому операционная система для таких автомобилей должна быть обратно совместимой и иметь большой жизненный цикл.

Когда вы купите свой следующий автомобиль, в нем окажется уже 100 млн строк кода, и, наверное, вам стоит задуматься о трудностях, связанных с созданием таких бортовых программных систем, и о новых возможностях, которые они открывают в автомобильной отрасли.

Первые электронные системы появились в автомобилях еще в 60-х годах, и благодаря этому отрасль серьезно изменилась – сегодня электроника, и особенно программное обеспечение, являются основными источниками инноваций. Программное обеспечение повышает надежность с помощью систем активной и пассивной безопасности, таких как антиблокировочная тормозная система и электронная система курсовой устойчивости (ESC). Кроме того, сегодня происходит постепенная интеграция бытовой электроники в автомобили.

Программное обеспечение для автомобилей очень надежно – уровень отказов составляет не более одного сбоя на миллион операций в год. Большинство людей даже не представляют, насколько много автомобильных функций управляются сегодня программно, тем не менее вряд ли вам приходилось когда-нибудь слышать о голубом экране в автомобиле, хотя для ПК это обычное дело.

Сейчас каждый автомобиль имеет несколько электронных блоков управления (electronic control unit, ECU), связанных между собой внутримашинной сетью. Эти блоки взаимодействуют через стандартные шинные архитектуры, такие как сеть контроллеров (controller area network, CAN), сеть передачи данных мультимедийных систем (media-oriented systems transport, MOST), FlexRay и локальный интерконнект (local interconnect network, LIN). В сравнении с Ethernet, широко используемым для связи ПК, перечисленные шины работают медленнее – в автомобилях объем пересылаемой информации невелик, но ее необходимо обработать за несколько миллисекунд. Увеличение числа связываемых ECU приводит к необходимости создания более сложных структур внутримашинных сетей, требующих особой электрической и электронной архитектуры. Основные отличия между автомобильным программным обеспечением и другими видами ПО:

надежность: автомобильные программ-ные системы должны работать исключительно надежно в сложной сети ECU в течение всего срока эксплуатации автомобиля;
функциональная безопасность: такие функции, как антиблокировочная тормозная система и ESC, требуют безотказной работы, что определяет высокие требования к процессам разработки программного обеспечения и к самим программам;
работа в режиме реального времени: быстрая реакция (от микросекунд до миллисекунд) на внешние события требует оптимизированных операционных систем и особой программной архитектуры;
минимальное потребление ресурсов: любое дополнение вычислительных ресурсов или памяти увеличивает стоимость продуктов, что при миллионных тиражах выливается в немалые деньги;
надежная архитектура: автомобильное программное обеспечение должно выдерживать искажение сигналов и поддерживать электромагнитную совместимость;
электронно-механическое управление замкнутого цикла.

При этом надо учесть, что перезагрузка во время работы для большинства ECU недопустима.

Процессы и технология

Если в первые годы появления автомобильного ПО его мог контролировать один разработчик, то теперь это уже невозможно.

В 70-х годах разработчики программного обеспечения для автомобилей начали использовать ассемблер, а Си стал основным языком в 90-х годах. На протяжении последнего десятилетия компания Robert Bosch и другие поставщики автомобильных компонентов стали разрабатывать программное обеспечение на базе моделей, используя ASCET (усовершенствованный инженерный инструментарий моделирования и управления) и Mathlab/Simulink.

Шинные системы, такие как CAN, серьезно усложняют программное обеспечение, поскольку допускают взаимодействия между программами различных ECU. В автомобилях класса люкс сложная сеть связывает сейчас до 80 ECU, в совокупности имеющих до 100 млн строк кода. Поскольку программное обеспечение становится все сложнее, возникает необходимость совершенствовать методы инжиниринга, соответственно в отрасли сегодня предлагаются параллельные организационные и технические процессы для разработки ПО. Компания Bosch давно применяет разработку на базе процессов инжиниринга и управления, соответствующих CMMI уровня 3, а ее инженерное подразделение в Индии уже добилось уровня 5.

Разработка на базе процессов и архитектуры является также необходимым условием эффективного аутсорсинга – компания Bosch стала отдавать на сторону некоторые разработки еще в начале 90-х годов. Сегодня работа над ПО ведется несколькими географически распределенными подразделениями, что оказалось весьма полезным для бизнеса, например, сейчас в филиале, находящемся в Индии, работает свыше 6 тыс. инженеров.

Управление двигателем

Задача сокращения расхода топлива и выбросов вредных веществ стимулирует деятельность по усовершенствованию трансмиссии, например выполнение требований международного законодательства по выбросам вредных веществ требует соблюдения гарантированного времени впрыска топлива и зажигания. Кроме того, частота впрысков значительно выросла – современные дизельные системы могут впрыскивать капли топлива меньше булавочной головки до семи раз за такт, что составляет 420 раз в секунду для четырехцилиндрового двигателя, вращающегося со скоростью 1800 оборотов в минуту. Это требует очень совершенных алгоритмов управления и программных функций для минимизации отклонений.

Необходимость сокращения выбросов CO2 привела к многообразию технологий обеспечения движения – в дополнение к традиционным двигателям внутреннего сгорания со временем существенная доля рынка будет принадлежать гибридным системам и электрическим двигателям. Возрастет также потребление альтернативного топлива, и программное обеспечение будет ключом к реализации этих технологий.

Модуль управления двигателем – основа управления трансмиссиями легковых автомобилей. Современные модули содержат свыше 2 Мбайт встроенной флэш-памяти, работают с тактовой частотой до 160 МГц, выполняя программы объемом до 300 тыс. строк кода.

Поставщики автомобильных систем часто продают больше продукции, чем каждый отдельный автопроизводитель. В 2008 году одна из крупнейших автомобилестроительных компаний продала около 9 млн автомобилей при общемировом объеме производства в 65 млн, в то время как объемы продаж поставщиков программных систем гораздо выше. Благодаря этому у поставщиков систем больше возможностей для того, чтобы добиться экономии за счет массового производства, требуемой для крупномасштабной программной разработки.

Стандартизация

Как правило, программные системы для автомобилей разрабатывают с учетом специфики конкретного ECU – программное обеспечение тесно связано с соответствующим оборудованием. Учитывая, что число автомобильных ECU растет, все большую важность приобретают повторное использование программного обеспечения, а для этого необходима стандартизация.

Архитектура Autosar ECU имеет несколько уровней абстракции, отделяющих ПО от аппаратного обеспечения (см. рисунок). На верхнем уровне расположено прикладное программное обеспечение, реализующее все прикладные функции. Далее идет базовое программное обеспечение, обеспечивающее необходимую абстракцию от аппаратного обеспечения, по аналогии с операционной системой для ПК. Среда исполнения в реальном времени (Autosar Runtime Environment, RTE) обеспечивает все взаимодействия как внутри ECU, так и между ними. Методология Autosar включает в себя шаблоны и форматы обмена, используемые для описания, конфигурации и генерации инфраструктуры.

Сегодня на долю электроники приходится около 80% функциональных инноваций автомобильной отрасли, и программное обеспечение – это ключ к большинству из них. По мере того как ПО становится все более существенной частью стоимости оборудования, в бизнес-моделях начинают учитывать необходимость повторного использования и обмена программным обеспечением.

Высокоскоростные шины, такие как Ethernet, все шире используются сегодня в автомобилестроении для поддержки взаимодействия между ECU и разработки новых функций, особенно в области безопасности. Информация из различных источников анализируется и консолидируется для формирования полной модели среды, позволяя разрабатывать новые функции, поддерживающие водителя в критических ситуациях. Например, если внимание водителя отвлекает пассажир, то приложение может определить, что едущий впереди автомобиль тормозит, и предупредить об этом водителя либо же автономно включить торможение. Водитель никогда не догадается о существовании такого программного обеспечения, пока не возникнет опасная ситуация.

В автомобилестроении сегодня назрела очередная программная революция – все шире начинают применяться средства мультимедиа и бытовой электроники. Автомобили будут подключаться к Интернету и ко всем видам мобильных и установленных дома устройств, причем неуклонно будет расти доля решений на базе свободного ПО.

Читайте также: