汽车电动化、智能化和网联化促进了汽车电子技术变革。本书从汽车电子的学科特点和技术基础出发，介绍了汽车电子硬件、通信和软件架构的发展过程和动因，总结了各个阶段的技术特征，并阐述了硬件技术发展的进程；介绍了汽车通信技术的发展过程，重点介绍了CAN、CAN FD、CAN XL、FlexRay、MOST等传统车载网络技术，以及车载以太网技术及其关键协议；详述了汽车电子基础软件AUTOSAR CP和AUTOSAR AP相关技术及其应用方向；论述了面向服务的软件架构（SOA）的基本概念、发展过程、结构模型等，并对SOA的实现基础、设计流程和市场实践进行了简介；分析了汽车电子V模式开发、敏捷开发的理念和技术特点，重点介绍了OTA升级技术的基本概念、发展过程以及对智能汽车的重要意义。本书可作为汽车电子与软件的专业课教材，也可作为汽车电子与软件系统开发相关领域工程技术人员、科研人员、研究生的参考用书。

序前言第1章　汽车电子与软件架构1.1　汽车电子与软件架构发展背景 0011.2　汽车电子与软件架构概述 0031.3　汽车电子拓扑架构的演进过程 0051.3.1　基于CAN总线的分布式控制架构 0051.3.2　分布到集中的动力系统及基于域控制器的架构 0061.3.3　拓扑架构集中的趋势及其演变 0091.3.4　集成式与分布式的对比 0111.3.5　汽车电子拓扑架构演进路线 0121.4　汽车电子硬件架构及实例 0131.4.1　芯片级架构 0141.4.2　控制器级架构 0181.5　本章小结 021思考题 021第2章　车载通信网络2.1　车载通信网络概述 0222.1.1　通信网络的基本概念 0222.1.2　车载通信网络概述 0322.2　传统车载网络及其发展 0342.2.1　CAN总线 0342.2.2　MOST总线 0362.2.3　LIN总线 0362.2.4　FlexRay总线 0362.2.5　CAN FD总线 0372.2.6　CAN XL总线 0412.3　车载以太网 0422.3.1　车载以太网简介 0442.3.2　以太网物理层基本概念 0512.3.3　车载以太网物理层规范 0542.3.4　车载以太网数据链路层 0582.3.5　车载以太网TCP/IP协议栈 0602.4　面向服务的协议SOME/IP 0652.4.1　SOME/IP消息头格式 0662.4.2　SOME/IP通信模式 0672.4.3　服务发现协议SOME/IP- SD 0692.5　基于以太网的实时通信AVB/TSN 0702.5.1　以太网实时性需求与AVB/TSN 0702.5.2　时钟同步 0722.5.3　调度和流量整形 0762.5.4　通信路径选择和容错 0812.6　本章小结 082思考题 082第3章　软件架构与基础软件3.1　汽车软件开发中面临的挑战及其解决思路 0833.2　分布式实时控制系统架构 0873.2.1　OSEK OS简介 0873.2.2　OSEK COM简介 0933.2.3　OSEK NM简介 0963.3　面向实时控制的统一架构及AUTOSAR CP 0973.3.1　AUTOSAR CP介绍 0973.3.2　AUTOSAR CP的基本分层架构 0983.3.3　AUTOSAR CP的软件组件 0993.3.4　AUTOSAR CP应用接口 1023.3.5　
AUTOSAR VFB 1033.3.6　运行时环境 1073.3.7　基础软件层 1103.3.8　AUTOSAR CP方法论 1263.3.9　AUTOSAR OS 1313.4　软件统一架构及自适应AUTOSAR AP 1333.4.1　AUTOSAR AP介绍 1333.4.2　AUTOSAR AP分层架构 1363.4.3　AUTOSAR AP的通信 1373.5　AUTOSAR AP的应用程序生命周期管理 1433.5.1　状态管理、执行管理与操作系统之间的关系 1433.5.2　应用程序的生命周期管理 1453.5.3　整机的状态管理 1493.6　AP功能集群概览及方法论 1543.6.1　AP的存储管理 1543.6.2　AP功能集群概览 1543.6.3　AUTOSAR AP方法论 1563.7　本章小结 158思考题 158第4章　面向服务的架构4.1　SOA的概念解析 1594.1.1　SOA的定义 1594.1.2　SOA在汽车领域的应用背景 1594.1.3　SOA在企业IT架构中的应用 1604.1.4　汽车软件SOA的概念解析 1654.1.5　汽车软件SOA架构 1674.2　SOA在汽车中应用的基础和支撑 1694.2.1　高性能高集成芯片 1694.2.2　多功能异构操作系统 1714.2.3　高带宽车载以太网 1714.3　中间件 1714.3.1　中间件的含义 1714.3.2　从中间件角度看SOME/IP及其应用 1724.3.3　中间件DDS概念及其应用前景 1754.4　SOA设计实现 1794.4.1　AUTOSAR AP中SOA的架构设计 1794.4.2　PREEvision中SOA的设计 1834.5　汽车SOA架构的市场实践 1864.6　本章小结 188思考题 188第5章　软件开发流程及其OTA升级5.1　汽车软件发展背景 1895.1.1　汽车软件发展趋势和面临的挑战 1895.1.2　基于模型的设计与验证 1905.1.3　SOA架构中的开发流程 1915.2　汽车软件开发流程 1925.2.1　V模式开发流程 1925.2.2　敏捷开发流程 1955.2.3　功能安全 1995.3　汽车软件的OTA升级 2025.3.1　ECU基于Bootloader的升级 2025.3.2　ECU基于OTA的升级 2035.3.3　OTA升级的优缺点 2055
.3.4　OTA升级的发展现状 2065.4　本章小结 207思考题 208后记与致谢参考文献

近几十年来，汽车工业与电子技术不断融合发展，孕
育出了汽车产业链中的一个重要细分类别——汽车电子，并
逐渐发展出两类产品方向：一类是需要与机械结构耦合工作
的汽车电子控制装置，用来完成发动机、传动、底盘和车身
电子控制，典型系统有燃油喷射系统、防抱死制动系统、电
子控制悬架、电子动力转向等，而汽车动力系统的电动化则
提升了电控系统的控制性能和集成度；另一类是为自动驾驶
、驾驶辅助或车内乘员提供信息支撑的汽车电子信息装置，
包括环境感知系统、导航系统、驾驶决策、人机交互、信息
娱乐和车载通信系统等。智能化和电动化的赋能使得汽车电
子系统架构出现了明显的分层，即下层为动力学控制层，上
层为信息处理层。在控制层面，一直以来，由关键总成部件
配置单独的ECU而形成的分布式汽车电子系统架构是典型模
式。但是，随着以智能电动汽车为代表的汽车功能定义的日
趋复杂，传感器和控制器的数量越来越多，复杂的线束、有
限的计算能力为车辆降低成本、提高可靠性和提升能效造成
了阻碍，因此，软硬件功能向域控制器集中成为汽车电子电
气架构新的发展趋势。在信息层面，传统车辆驾驶时以驾驶
员为车辆控制核心的驾驶模式越来越受到人的能力的制约。
人对于大量信息感知和高带宽响应的限制，注意力集中度、
驾驶技能和心理素质等方面的不确定性，都成为提高驾驶安
全性和提升交通效率的阻碍。驾驶过程中信息量的急剧增大
、传输环节增加，无疑给车辆的信息处理能力、对车辆进行
运动学控制的能力以及向驾驶员反馈信息的能力提出了更高
的要求。因此，以智能驾驶技术辅助甚至替换人类驾驶，已
经成为技术演进的必然趋势。在电动化动力系统基础上构建
的面向智能化及高度信息化的汽车电子体系中，需要具有更
强大的信息处理能力和更快的数据传递通道。在以上技术趋
势的推动下，基于高性能微处理器（MPU）及片上混合芯片
（SoC）构建的域控制器集中控制方式将逐步取代基于微控
制单元（MCU）的多电子控制单元（ECU）分布式控制方式
，并向以超强算力中央处理器为核心的中央计算架构演化，
以更好地满足复杂应用场景的需求，完成车辆行进过程中自
动驾驶和车路协同控制等复杂功能。从汽车电子电气架构由
分布式走向集中式的过程可以看出，汽车电子电气架构的演
进从本质上来说是两个方面基因的混合：一个是来自汽车电
子，或者说是汽车电子控制，其特征是分布式的实时控制；
一个是来自互联网，其特征是高算力计算、高带宽网络、高
容量存储和云-管-端架构。为了适应新型架构，汽车网络
技术将从LIN/CAN总线向车载以太网发展，车载以太网继承
了互联网的通信技术，并针对车辆应用在底层做了适应性改
造，包括为适应汽车电磁环境对其物理层的改进、为适应强
实时性需求发展了时间敏感网络（TSN）技术。通信技术的
改变也支撑了软件技术的发展，基于TCP/IP的SOME/IP技术
等也为面向服务的软件架构奠定了通信基础。在面向实时控
制的嵌入式的时代，开放式系统及接口（OSEK）实时操作
系统解决了多任务实时调度的问题，并形成了嵌入式系统底
层软件的一套标准，从OSEK的基础上发展出来的Classic
AUTOSAR以虚拟功能总线（VFB）作为广义的“中间件”，
解决了汽车嵌入式软件架构不清晰的问题，使Classic
AUTOSAR成为事实上的行业标准。而在汽车智能化、网联化
的背景下，Adaptive AUTOSAR引入了服务的概念，实现了
以服务请求、服务提供和服务发现为特征的更高层面的抽象
，形成了面向服务（SOA）的新型中间件架构，将汽车的软
件架构发展成为Adaptive AUTOSAR。面向服务的架构被认
为是能够支持未来汽车软件发展的核心技术之一，为了深入
理解SOA架构作为新一代汽车电子解决方案背后的驱动因素
及技术逻辑，需要深入探讨SOA的概念产生、设计流程、实
现方法、行业进展等，同时关注SOA架构的可靠性、功能安
全、网络安全和适应性等品质。传统的汽车电子中，由于机
、电系统之间，控制软件和硬件之间存在深度耦合，汽车电
子供应商和主机厂在汽车嵌入式系统开发中采用的开发流程
被总结为V模式。该模式体现出的开发理念是从系统产品的
功能定义和方案设计，一直到产品完成后的集成测试/匹配
/标定，“设计-实现-验证”贯穿研发过程的每一个阶段，
该流程规范了开发过程中的步骤，并将规范化的开发理念凝
结到相关工具链中，大大提高了汽车电子技术的规范性和可
靠性。其与专门针对汽车嵌入式应用软件开发的Classic
AUTOSAR体系规范，以及其他一些由非功能性需求驱动建立
的架构方法，共同构成了传统汽车电子系统产品开发的方法
论。但V模式开发流程本质上是硬件和软件同步的，两者高
度耦合，而且它们与被控对象也高度耦合，客观上制约了软
件和数据的快速更新，该方法在功能迭代和优化上越来越难
以满足智能化的需求，因此发展一种更加灵活、高效的汽车
电子开发方法非常必要。敏捷开发、快速迭代等互联网式的
开发手段越来越多地运用

1.《汽车电子与软件架构》采用全彩印刷，清晰美观、赏心悦目，营造全新的阅读体验。2.《汽车电子与软件架构》从汽车智能化和网联化的背景出发，引出了一个面向实时控制和复杂多元信息处理的汽车电子新体系。3.《汽车电子与软件架构》重点介绍了包括 AUTOSAR CP、AUTOSARAP在内的新型软件架构。