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汽車電動化、智能化和網聯化促進了汽車電子技術變革。本書從汽車電子的學科特點和技術基礎出發，介紹了汽車電子硬件、通信和軟件架構的發展過程和動因，總結了各個階段的技術特征，并闡述了硬件技術發展的進程；介紹了汽車通信技術的發展過程，重點介紹了CAN、CAN FD、CAN XL、FlexRay、MOST等傳統車載網絡技術，以及車載以太網技術及其關鍵協議；詳述了汽車電子基礎軟件AUTOSAR CP和AUTOSAR AP相關技術及其應用方向；論述了面向服務的軟件架構（SOA）的基本概念、發展過程、結構模型等，并對SOA的實現基礎、設計流程和市場實踐進行了簡介；分析了汽車電子V模式開發、敏捷開發的理念和技術特點，重點介紹了OTA升級技術的基本概念、發展過程以及對智能汽車的重要意義。
本書可作為汽車電子與軟件的專業課教材，也可作為汽車電子與軟件系統開發相關領域工程技術人員、科研人員、研究生的參考用書。

1.《汽車電子與軟件架構》采用全彩印刷，清晰美觀、賞心悅目，營造全新的閱讀體驗。
2.《汽車電子與軟件架構》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復雜多元信息處理的汽車電子新體系。
3.《汽車電子與軟件架構》重點介紹了包括 AUTOSAR CP、AUTOSARAP在內的新型軟件架構。

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系統相關課程已經有20多年的時間了。2010年我所編寫的《汽車嵌入式系統：原理、設計與實現》講述了汽車嵌入式系統的基本概念、基礎知識，重點介紹了汽車電子嵌入式系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：一是汽車動力系統發生了革命，電動化成為汽車行業的潮流，因此，汽車電子的控制對象增加了電機、電池、燃料電池等電源和電驅動單元，并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筑，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系統控制的嵌入式系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、分布式電子系統的規范化框架，統一面向物理系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，其規范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、操作系統、用戶軟件和開發工具奠定基礎。本書系統梳理了以上基本概念、發展邏輯和基礎體系。
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復雜多元信息處理的汽車電子新體系；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規范的設立及其實時操作系統開始講起，其目的是與《汽車嵌入式系統：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；此后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；最后介紹了汽車電子系統開發流程，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系統開發的參考工具書，本書可以和《汽車嵌入式系統：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系。
由于作者水平所限，本書疏漏之處在所難免，請各位讀者不吝批評指正。

編　　者

魏學哲，同濟大學電信學院自動化專業本科、碩士，同濟大學汽車學院車輛工程博士，目前任同濟大學汽車學院教授，中國電池工業協會氫能燃料電池分會秘書長。自2000年開始研究燃料電池汽車電源系統研究，作為項目負責人和主要研究人員主持和參與國家科技支撐計劃、973計劃、863課題十余項。作為負責人主持自然科學基金委重點項目一項，面上項目兩項，累計指導20多名專業學位博士生，50多名專業學位碩士生，出版著作2部，發表SCI/EI論文100余篇，其中高被引論文10篇，燃料電池轎車動力系統集成與控制技術獲2007年上海市科技進步一等獎，燃料電池轎車動力平臺關鍵技術 獲2008年國家科技進步二等獎，汽車多源動力總成集成控制關鍵技術與應用獲2013年上海市科技進步一等獎，長壽命商用車燃料電池系統關鍵技術及產業化獲2020年中國汽車工業科學技術進步獎。

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　基于CAN總線的分布式控制架構 005
1.3.2　分布到集中的動力系統及基于域控制器的架構 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
2.2.1　CAN總線 034
2.2.2　MOST總線 036
2.2.3　LIN總線 036
2.2.4　FlexRay總線 036
2.2.5　CAN FD總線 037
2.2.6　CAN 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范 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
2.4.1　SOME/IP消息頭格式 066
2.4.2　SOME/IP通信模式 067
2.4.3　服務發現協議SOME/IP- SD 069
2.5　基于以太網的實時通信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　分布式實時控制系統架構 087
3.2.1　OSEK OS簡介 087
3.2.2　OSEK COM簡介 093
3.2.3　OSEK NM簡介 096
3.3　面向實時控制的統一架構及AUTOSAR CP 097
3.3.1　AUTOSAR CP介紹 097
3.3.2　AUTOSAR CP的基本分層架構 098
3.3.3　AUTOSAR CP的軟件組件 099
3.3.4　AUTOSAR CP應用接口 102
3.3.5　AUTOSAR VFB 103
3.3.6　運行時環境 107
3.3.7　基礎軟件層 110
3.3.8　AUTOSAR CP方法論 126
3.3.9　AUTOSAR OS 131
3.4　軟件統一架構及自適應AUTOSAR AP 133
3.4.1　AUTOSAR AP介紹 133
3.4.2　AUTOSAR AP分層架構 136
3.4.3　AUTOSAR AP的通信 137
3.5　AUTOSAR AP的應用程序生命周期管理 143
3.5.1　狀態管理、執行管理與操作系統之間的關系 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
3.6　AP功能集群概覽及方法論 154
3.6.1　AP的存儲管理 154
3.6.2　AP功能集群概覽 154
3.6.3　AUTOSAR 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
4.1　SOA的概念解析 159
4.1.1　SOA的定義 159
4.1.2　SOA在汽車領域的應用背景 159
4.1.3　SOA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
4.2　SOA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　多功能異構操作系統 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
4.4　SOA設計實現 179
4.4.1　AUTOSAR AP中SOA的架構設計 179
4.4.2　PREEvision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　基于模型的設計與驗證 190
5.1.3　SOA架構中的開發流程 191
5.2　汽車軟件開發流程 192
5.2.1　V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
5.3.1　ECU基于Bootloader的升級 202
5.3.2　ECU基于OTA的升級 203
5.3.3　OTA升級的優缺點 205
5.3.4　OTA升級的發展現狀 206
5.4　本章小結 207
思考題 208
后記與致謝
參考文獻