本文主要想要解決以下問題:
1. Body 和 Comfort 域的功能架構(gòu)設(shè)計
2. Body 和 Comfort 域中各個功能的設(shè)計思路
3. Body 和 Comfort 域各功能模塊間的接口設(shè)計
4. Body 和 Comfort 域與其他域的接口設(shè)計
架構(gòu)設(shè)計
總體架構(gòu)
Body 和 Comfort 領(lǐng)域的總體功能架構(gòu)設(shè)計，如下圖所示:
從圖中可以看出，Body 和 Comfort 領(lǐng)域主要包含下列幾個子系統(tǒng):
防盜報警系統(tǒng)(ATWS) 實現(xiàn)汽車的防盜報警功能，根據(jù)門窗、車身傾斜和內(nèi)部掃描傳感器等狀態(tài)判斷是否存在未授權(quán)入侵，在發(fā)生入侵時發(fā)出聲光警報。
車門鎖系統(tǒng)(Central Locking) 集中控制車門的上鎖、開鎖功能，接收來自駕駛員、鑰匙、無鑰匙進入系統(tǒng)等的上鎖/開鎖請求，并控制每個車門的鎖止狀態(tài)。
車外燈系統(tǒng)(Exterior Lights) 控制車輛所有外部燈具，包含大燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈等。具備自動調(diào)光、自動遠近光切換等智能功能。
車內(nèi)燈系統(tǒng)(Interior Lights) 控制各類車內(nèi)燈光，如座艙燈、座椅燈、門框燈等。可以根據(jù)車門狀態(tài)、光線傳感器自動開啟和關(guān)閉。
雨刷系統(tǒng)(Wiper & Washer) 控制前后擋風(fēng)玻璃的雨刷和洗滌功能。具備根據(jù)雨量自動調(diào)節(jié)刮水頻率的智能模式。
除霜系統(tǒng)(Defrost Control) 管理車窗除霜功能，根據(jù)內(nèi)外溫度和濕度自動開啟。
后視鏡系統(tǒng)(Mirror Adjustment) 控制內(nèi)外后視鏡的自動調(diào)節(jié)，存儲多個駕駛員配置。
座椅系統(tǒng)(Seat Adjustment) 控制各個座椅的調(diào)節(jié)，包括高度、前后位置、角度等。同時可存儲多個個性化配置。
座椅溫控系統(tǒng)(Seat Climatization) 控制座椅的加熱和制冷功能，可以對不同座椅單獨控制。
天窗系統(tǒng)(Sunroof/Convertible control) 開啟和關(guān)閉車頂天窗或者軟篷 convertible 頂篷。
喇叭系統(tǒng)(Horn control) 控制汽車的喇叭鳴叫功能。
小部件系統(tǒng)(Keypad) 小控件和鑰匙盤的控制，如手套箱開關(guān)等。
配電系統(tǒng)(Terminal clamp control) 管理點火開關(guān)、發(fā)動機啟停功能。
能見度子系統(tǒng)(Visibility subsystem) 通過雨刷、空調(diào)除霜等提高車內(nèi)能見度。
聲音報警子系統(tǒng)(Acoustic warnings) 提供防盜警報等聲音提示。
舒適度子系統(tǒng)(Comfort subsystem) 通過燈光、座椅調(diào)節(jié)等提升乘坐舒適度。
無鑰匙功能(Remote Keyless Entry) 使車門可以通過遙控鑰匙無鑰匙開鎖。
每個子系統(tǒng)包含多個功能組件，這些組件圍繞具體的傳感器、執(zhí)行器展開，實現(xiàn)對汽車鎖止、照明、舒適性、聲音信號等方面的智能控制。
接口設(shè)計
各個功能組件之間的接口設(shè)計如下：
傳感器接口
傳感器接口用于采集駕駛員請求、車輛狀態(tài)、環(huán)境信息等。例如:
-
SwtLiAut:自動大燈開關(guān)狀態(tài)
-
SwtIndcr:轉(zhuǎn)向燈開關(guān)狀態(tài)
-
RainSenReq:雨量傳感器請求
-
DoorHndl:車門門把手狀態(tài)
需要注意的是，傳感器數(shù)據(jù)類型需要規(guī)范，需明確定義傳感器接口的物理含義、數(shù)據(jù)格式、傳輸特性等，為組件之間的數(shù)據(jù)交換提供保障。
執(zhí)行器接口
執(zhí)行器接口用于下發(fā)控制指令。例如:
-
WipgCmd:前雨刷動作控制
-
NozHeatrCmd:噴嘴加熱控制
-
SeatAxisPosn:座椅電機軸位置
執(zhí)行器接口規(guī)定了控制命令的格式和語義，使操作行為標準化，便于替換使用不同的執(zhí)行設(shè)備。
狀態(tài)接口
狀態(tài)接口用于反饋執(zhí)行器的當前狀態(tài)。例如:
-
WiprSts:雨刷狀態(tài)
-
NozHeatrSts:噴嘴加熱狀態(tài)
-
SeatMoveSts:座椅移動狀態(tài)
狀態(tài)接口也進行了標準化，使控制器可以獲得執(zhí)行器的準確反饋。
內(nèi)部組件接口
同一個組件內(nèi)，子組件之間也定義了接口約定。例如雨刷系統(tǒng)中，
- RainSenReq:RainSensor -> AutoWipingEvaluator
- WipgAutReq:AutoWipingEvaluator -> WiperWasherManager
這保證了同一組件內(nèi)部的交互格式統(tǒng)一。
跨域接口
部分接口跨域使用。例如:
-
VehSpd:車速信息，從底盤域提供給車外燈系統(tǒng)
-
OperMod:操作模式，從底盤域提供給多系統(tǒng)
跨域接口有助于不同子系統(tǒng)之間的協(xié)同。
汽車是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，不同功能之間存在諸多交互，這需要定義清晰的接口約定進行數(shù)據(jù)傳遞和通信。本文中描述的接口設(shè)計保證了各組件能獲取必要的輸入數(shù)據(jù)，并向其他組件提供控制輸出。
雨刷系統(tǒng)設(shè)計
雨刷系統(tǒng)接收駕駛員請求，感知環(huán)境信息，控制車輛雨刷和洗滌功能。
組件設(shè)計
雨刷系統(tǒng)主要包含下列組件:
Rain Sensing
-
RainSensor:基本雨量檢測組件，使用雨量傳感器采集雨水信息，輸出雨量數(shù)據(jù)。
-
AutoWipingEvaluator:自動刮水計算組件，使用 RainSensor 的雨量數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境參數(shù)(溫度、光照等)計算自動刮水請求，輸出自動刮水請求控制信號。
WasherFluidTank
洗滌液液位傳感器組件，通過液位傳感器探測洗滌液剩余量，可跟前后兩個洗滌液箱連接，輸出液位狀態(tài)信號。
EnableDisableWiperWasher
系統(tǒng)啟用管理組件，根據(jù)車輛當前狀態(tài)(發(fā)動機狀態(tài)、車速等)決定整個雨刷系統(tǒng)是否需要啟用，輸出系統(tǒng)啟用信號。
WiperWasherManager
核心控制組件，收集所有雨刷相關(guān)請求，根據(jù)優(yōu)先級和邏輯判斷最終雨刷動作，向 Wiper 和 Washer 組件發(fā)送控制指令
設(shè)計思路
1) 剝離基本環(huán)境感知和算法計算到 RainSensing 組件中，使控制邏輯更清晰。
2) 每個執(zhí)行器使用單獨組件表示，如 Washer、Wiper 和 NozzleHeater，便于具體設(shè)備的變更和擴展。
3) 通過 EnableDisableWiperWasher 管理整體系統(tǒng)的啟用/禁用。
4) WiperWasherManager 負責整體控制邏輯。
5) 不同的傳感器通過獨立接口與系統(tǒng)連接，標準化傳感器接入。
該設(shè)計使雨刷系統(tǒng)功能模塊化，具有良好的內(nèi)聚一致性，也方便新增不同種類的洗滌和刮水設(shè)備。模塊間接口簡潔清晰有利于維護。
車內(nèi)燈系統(tǒng)
車內(nèi)燈系統(tǒng)控制車內(nèi)燈的功能，如下圖所示。
組件設(shè)計
InteriorLightManager 核心控制組件，實現(xiàn)選擇和協(xié)調(diào)邏輯。
InteriorLightSensor 包含手動開關(guān)，檢測使用請求。
ExteriorLight 提供外部亮度信息。
CentralLocking 提供車門鎖狀態(tài)。
LightSourceActuator 表示各個車內(nèi)燈的執(zhí)行器。
BatteryMonitor 提供電池電壓信息。
設(shè)計思路
1) 使用 InteriorLightManager 作為集中式控制器，降低復(fù)雜度。
2) InteriorLightSensor 抽象各種使用請求傳感器。
3) 從 ExteriorLight 和 CentralLocking 獲得相關(guān)狀態(tài)輸入。
4) LightSourceActuator 提供對燈具的訪問接口。
5) BatteryMonitor 提供電量狀態(tài)。
該設(shè)計使用合理的分層和分解，使復(fù)雜的狀態(tài)邏輯集中在 InteriorLightManager 中，其他組件功能明確且聚焦，有利于系統(tǒng)的演進。
車門鎖系統(tǒng)
車門鎖系統(tǒng)接收駕駛員請求、環(huán)境信息，控制車門的鎖止、開鎖。
組件設(shè)計
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CentralLockingMaster:核心控制組件，實現(xiàn)鎖止邏輯
-
HMI:包含鎖車按鈕等傳感器，檢測駕駛員請求
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DoorLock:控制每個車門的鎖止，提供車門狀態(tài)
-
KeyPadManager:車門鑰匙盤請求控制組件
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GloveBox/TankFlap:手套箱/油箱鎖止控制
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Intra-Domain:提供車內(nèi)其他系統(tǒng)狀態(tài)信息
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ProfileManager:協(xié)調(diào)鑰匙、無鑰匙進入等個性化信息
設(shè)計思路
1) 使用 CentralLockingMaster 作為核心控制組件，在其中集中實現(xiàn)鎖止管理邏輯，降低復(fù)雜度。
2) 為每個車門單獨設(shè)置 DoorLock 子組件，實現(xiàn)對不同車門的細粒度控制。并為這些組件定義標準化接口 individual signals per seat，明確數(shù)據(jù)交互方式。
3) 使用 KeyPadManager 統(tǒng)一管理來自車門鑰匙盤的請求信息。
4) 細分不同種類的傳感器信息，如門鎖、鑰匙狀態(tài)等，為每個傳感器建立標準化接口，以獲得各類所需輸入數(shù)據(jù)。
5) 使用 ProfileManager 協(xié)調(diào)多個個性化信息源，如遠程鑰匙、無鑰匙等，生成當前駕駛員配置 ID。
6) 跨域接口提供車速、工作模式等信息，保證鎖止控制邏輯可以利用更多車態(tài)數(shù)據(jù)。
7) 保持接口標準化，使得組件間數(shù)據(jù)交互格式一致，有利于復(fù)用。
通過這樣的模塊化、解耦和標準化的設(shè)計，可以使汽車鎖止系統(tǒng)具備靈活性和可擴展性，同時也便于供應(yīng)商間的接口統(tǒng)一。
防盜報警系統(tǒng)
防盜報警系統(tǒng)能在未經(jīng)授權(quán)的情況下發(fā)出聲光報警。
組件設(shè)計
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AlarmManager:核心報警管理組件
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SensorAdapter:傳感器適配組件
-
AcousticDevice:喇叭執(zhí)行器
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InteriorLights:車內(nèi)燈執(zhí)行器
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ExternalLights:車外燈執(zhí)行器
汽車防盜需要連接許多傳感器，這些傳感器種類繁多，接口不盡相同。可以使用 SensorAdapter 作為適配層，與不同類型的傳感器通信，向 AlarmManager 提供統(tǒng)一格式的傳感器數(shù)據(jù)。
AlarmManager 無需了解各傳感器的具體接口細節(jié)，就可以通過統(tǒng)一的 SensorAdapter 接收所需的傳感器數(shù)據(jù)，大大降低了復(fù)雜度。
SensorAdapter 組件對連接的傳感器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和適配，傳感器可以方便地拔插替換，AlarmManager 的主要邏輯不受影響。
該設(shè)計提高了防盜報警系統(tǒng)的靈活性、可擴展性和可維護性。同時也實現(xiàn)了應(yīng)用層和傳感層的分離。
其他系統(tǒng)
除了上述系統(tǒng)的軟件組件設(shè)計外，車身舒適域還包括以下系統(tǒng)：
后視鏡系統(tǒng) 控制汽車外部或內(nèi)部后視鏡的手動或自動調(diào)節(jié)
喇叭系統(tǒng) 用于警告其他汽車、行人或提供汽車狀態(tài)相關(guān)的信息
除霜系統(tǒng) 感知外圍環(huán)境并控制汽車除霜控制的行為
端子夾系統(tǒng) 控制電源和驅(qū)動運動電源的模式變化
防盜器 防止車輛發(fā)動機啟動，當檢測到未經(jīng)授權(quán)的引擎啟動時，防盜器會產(chǎn)生視覺和聲音報警
座椅調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)座椅溫度，包括座椅加熱和冷卻。
PKE 遠程鎖定 用于遠程鎖定或解鎖汽車訪問的系統(tǒng)
敞篷控制 代表打開或關(guān)閉敞篷車車頂?shù)墓δ?/span>
注意事項
范圍
沒有考慮定時要求
沒有考慮變體處理
沒有考慮安全性通信機制
設(shè)計
核心控制邏輯應(yīng)集中在 Manager 組件中，提高內(nèi)聚性
應(yīng)使用適配器組件連接不同類型、格式的外部信息源
每個執(zhí)行器應(yīng)使用單獨的組件表示，便于精細控制
傳感器類型應(yīng)細分，提供專門的接口訪問每類傳感器
個性化信息統(tǒng)一管理，提供個性化配置
保持接口標準化，提高復(fù)用性和可擴展性
缺陷
缺少個性化參數(shù)和接口
缺少診斷編碼和接口
沒有詳細分解傳感器和執(zhí)行器組件
沒有考慮生命周期依賴模式，如運輸模式下的告警反饋
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
