本文主要想要解決以下問(wèn)題:
1. Body 和 Comfort 域的功能架構設計
2. Body 和 Comfort 域中各個(gè)功能的設計思路
3. Body 和 Comfort 域各功能模塊間的接口設計
4. Body 和 Comfort 域與其他域的接口設計
架構設計
總體架構
Body 和 Comfort 領(lǐng)域的總體功能架構設計，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(gè)子系統:
防盜報警系統(ATWS) 實(shí)現汽車(chē)的防盜報警功能，根據門(mén)窗、車(chē)身傾斜和內部掃描傳感器等狀態(tài)判斷是否存在未授權入侵，在發(fā)生入侵時(shí)發(fā)出聲光警報。
車(chē)門(mén)鎖系統(Central Locking) 集中控制車(chē)門(mén)的上鎖、開(kāi)鎖功能，接收來(lái)自駕駛員、鑰匙、無(wú)鑰匙進(jìn)入系統等的上鎖/開(kāi)鎖請求，并控制每個(gè)車(chē)門(mén)的鎖止狀態(tài)。
車(chē)外燈系統(Exterior Lights) 控制車(chē)輛所有外部燈具，包含大燈、剎車(chē)燈、轉向燈、霧燈等。具備自動(dòng)調光、自動(dòng)遠近光切換等智能功能。
車(chē)內燈系統(Interior Lights) 控制各類(lèi)車(chē)內燈光，如座艙燈、座椅燈、門(mén)框燈等?？梢愿鶕?chē)門(mén)狀態(tài)、光線(xiàn)傳感器自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。
雨刷系統(Wiper & Washer) 控制前后擋風(fēng)玻璃的雨刷和洗滌功能。具備根據雨量自動(dòng)調節刮水頻率的智能模式。
除霜系統(Defrost Control) 管理車(chē)窗除霜功能，根據內外溫度和濕度自動(dòng)開(kāi)啟。
后視鏡系統(Mirror Adjustment) 控制內外后視鏡的自動(dòng)調節，存儲多個(gè)駕駛員配置。
座椅系統(Seat Adjustment) 控制各個(gè)座椅的調節，包括高度、前后位置、角度等。同時(shí)可存儲多個(gè)個(gè)性化配置。
座椅溫控系統(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(Sunroof/Convertible control) 開(kāi)啟和關(guān)閉車(chē)頂天窗或者軟篷 convertible 頂篷。
喇叭系統(Horn control) 控制汽車(chē)的喇叭鳴叫功能。
小部件系統(Keypad) 小控件和鑰匙盤(pán)的控制，如手套箱開(kāi)關(guān)等。
配電系統(Terminal clamp control) 管理點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機啟停功能。
能見(jiàn)度子系統(Visibility subsystem) 通過(guò)雨刷、空調除霜等提高車(chē)內能見(jiàn)度。
聲音報警子系統(Acoustic warnings) 提供防盜警報等聲音提示。
舒適度子系統(Comfort subsystem) 通過(guò)燈光、座椅調節等提升乘坐舒適度。
無(wú)鑰匙功能(Remote Keyless Entry) 使車(chē)門(mén)可以通過(guò)遙控鑰匙無(wú)鑰匙開(kāi)鎖。
每個(gè)子系統包含多個(gè)功能組件，這些組件圍繞具體的傳感器、執行器展開(kāi)，實(shí)現對汽車(chē)鎖止、照明、舒適性、聲音信號等方面的智能控制。
接口設計
各個(gè)功能組件之間的接口設計如下：
傳感器接口
傳感器接口用于采集駕駛員請求、車(chē)輛狀態(tài)、環(huán)境信息等。例如:
-
SwtLiAut:自動(dòng)大燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)
-
SwtIndcr:轉向燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)
-
RainSenReq:雨量傳感器請求
-
DoorHndl:車(chē)門(mén)門(mén)把手狀態(tài)
需要注意的是，傳感器數據類(lèi)型需要規范，需明確定義傳感器接口的物理含義、數據格式、傳輸特性等，為組件之間的數據交換提供保障。
執行器接口
執行器接口用于下發(fā)控制指令。例如:
-
WipgCmd:前雨刷動(dòng)作控制
-
NozHeatrCmd:噴嘴加熱控制
-
SeatAxisPosn:座椅電機軸位置
執行器接口規定了控制命令的格式和語(yǔ)義，使操作行為標準化，便于替換使用不同的執行設備。
狀態(tài)接口
狀態(tài)接口用于反饋執行器的當前狀態(tài)。例如:
-
WiprSts:雨刷狀態(tài)
-
NozHeatrSts:噴嘴加熱狀態(tài)
-
SeatMoveSts:座椅移動(dòng)狀態(tài)
狀態(tài)接口也進(jìn)行了標準化，使控制器可以獲得執行器的準確反饋。
內部組件接口
同一個(gè)組件內，子組件之間也定義了接口約定。例如雨刷系統中，
- RainSenReq:RainSensor -> AutoWipingEvaluator
- WipgAutReq:AutoWipingEvaluator -> WiperWasherManager
這保證了同一組件內部的交互格式統一。
跨域接口
部分接口跨域使用。例如:
-
VehSpd:車(chē)速信息，從底盤(pán)域提供給車(chē)外燈系統
-
OperMod:操作模式，從底盤(pán)域提供給多系統
跨域接口有助于不同子系統之間的協(xié)同。
汽車(chē)是一個(gè)復雜的系統，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(jìn)行數據傳遞和通信。本文中描述的接口設計保證了各組件能獲取必要的輸入數據，并向其他組件提供控制輸出。
雨刷系統設計
雨刷系統接收駕駛員請求，感知環(huán)境信息，控制車(chē)輛雨刷和洗滌功能。
組件設計
雨刷系統主要包含下列組件:
Rain Sensing
-
RainSensor:基本雨量檢測組件，使用雨量傳感器采集雨水信息，輸出雨量數據。
-
AutoWipingEvaluator:自動(dòng)刮水計算組件，使用 RainSensor 的雨量數據，結合環(huán)境參數(溫度、光照等)計算自動(dòng)刮水請求，輸出自動(dòng)刮水請求控制信號。
WasherFluidTank
洗滌液液位傳感器組件，通過(guò)液位傳感器探測洗滌液剩余量，可跟前后兩個(gè)洗滌液箱連接，輸出液位狀態(tài)信號。
EnableDisableWiperWasher
系統啟用管理組件，根據車(chē)輛當前狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機狀態(tài)、車(chē)速等)決定整個(gè)雨刷系統是否需要啟用，輸出系統啟用信號。
WiperWasherManager
核心控制組件，收集所有雨刷相關(guān)請求，根據優(yōu)先級和邏輯判斷最終雨刷動(dòng)作，向 Wiper 和 Washer 組件發(fā)送控制指令
設計思路
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(gè)執行器使用單獨組件表示，如 Washer、Wiper 和 NozzleHeater，便于具體設備的變更和擴展。
3) 通過(guò) EnableDisableWiperWasher 管理整體系統的啟用/禁用。
4) WiperWasherManager 負責整體控制邏輯。
5) 不同的傳感器通過(guò)獨立接口與系統連接，標準化傳感器接入。
該設計使雨刷系統功能模塊化，具有良好的內聚一致性，也方便新增不同種類(lèi)的洗滌和刮水設備。模塊間接口簡(jiǎn)潔清晰有利于維護。
車(chē)內燈系統
車(chē)內燈系統控制車(chē)內燈的功能，如下圖所示。
組件設計
InteriorLightManager 核心控制組件，實(shí)現選擇和協(xié)調邏輯。
InteriorLightSensor 包含手動(dòng)開(kāi)關(guān)，檢測使用請求。
ExteriorLight 提供外部亮度信息。
CentralLocking 提供車(chē)門(mén)鎖狀態(tài)。
LightSourceActuator 表示各個(gè)車(chē)內燈的執行器。
BatteryMonitor 提供電池電壓信息。
設計思路
1) 使用 InteriorLightManager 作為集中式控制器，降低復雜度。
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(fǎng)問(wèn)接口。
5) BatteryMonitor 提供電量狀態(tài)。
該設計使用合理的分層和分解，使復雜的狀態(tài)邏輯集中在 InteriorLightManager 中，其他組件功能明確且聚焦，有利于系統的演進(jìn)。
車(chē)門(mén)鎖系統
車(chē)門(mén)鎖系統接收駕駛員請求、環(huán)境信息，控制車(chē)門(mén)的鎖止、開(kāi)鎖。
組件設計
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CentralLockingMaster:核心控制組件，實(shí)現鎖止邏輯
-
HMI:包含鎖車(chē)按鈕等傳感器，檢測駕駛員請求
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DoorLock:控制每個(gè)車(chē)門(mén)的鎖止，提供車(chē)門(mén)狀態(tài)
-
KeyPadManager:車(chē)門(mén)鑰匙盤(pán)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(chē)內其他系統狀態(tài)信息
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ProfileManager:協(xié)調鑰匙、無(wú)鑰匙進(jìn)入等個(gè)性化信息
設計思路
1) 使用 CentralLockingMaster 作為核心控制組件，在其中集中實(shí)現鎖止管理邏輯，降低復雜度。
2) 為每個(gè)車(chē)門(mén)單獨設置 DoorLock 子組件，實(shí)現對不同車(chē)門(mén)的細粒度控制。并為這些組件定義標準化接口 individual signals per seat，明確數據交互方式。
3) 使用 KeyPadManager 統一管理來(lái)自車(chē)門(mén)鑰匙盤(pán)的請求信息。
4) 細分不同種類(lèi)的傳感器信息，如門(mén)鎖、鑰匙狀態(tài)等，為每個(gè)傳感器建立標準化接口，以獲得各類(lèi)所需輸入數據。
5) 使用 ProfileManager 協(xié)調多個(gè)個(gè)性化信息源，如遠程鑰匙、無(wú)鑰匙等，生成當前駕駛員配置 ID。
6) 跨域接口提供車(chē)速、工作模式等信息，保證鎖止控制邏輯可以利用更多車(chē)態(tài)數據。
7) 保持接口標準化，使得組件間數據交互格式一致，有利于復用。
通過(guò)這樣的模塊化、解耦和標準化的設計，可以使汽車(chē)鎖止系統具備靈活性和可擴展性，同時(shí)也便于供應商間的接口統一。
防盜報警系統
防盜報警系統能在未經(jīng)授權的情況下發(fā)出聲光報警。
組件設計
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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
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AcousticDevice:喇叭執行器
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InteriorLights:車(chē)內燈執行器
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ExternalLights:車(chē)外燈執行器
汽車(chē)防盜需要連接許多傳感器，這些傳感器種類(lèi)繁多，接口不盡相同?？梢允褂?SensorAdapter 作為適配層，與不同類(lèi)型的傳感器通信，向 AlarmManager 提供統一格式的傳感器數據。
AlarmManager 無(wú)需了解各傳感器的具體接口細節，就可以通過(guò)統一的 SensorAdapter 接收所需的傳感器數據，大大降低了復雜度。
SensorAdapter 組件對連接的傳感器進(jìn)行數據轉換和適配，傳感器可以方便地拔插替換，AlarmManager 的主要邏輯不受影響。
該設計提高了防盜報警系統的靈活性、可擴展性和可維護性。同時(shí)也實(shí)現了應用層和傳感層的分離。
其他系統
除了上述系統的軟件組件設計外，車(chē)身舒適域還包括以下系統：
后視鏡系統 控制汽車(chē)外部或內部后視鏡的手動(dòng)或自動(dòng)調節
喇叭系統 用于警告其他汽車(chē)、行人或提供汽車(chē)狀態(tài)相關(guān)的信息
除霜系統 感知外圍環(huán)境并控制汽車(chē)除霜控制的行為
端子夾系統 控制電源和驅動(dòng)運動(dòng)電源的模式變化
防盜器 防止車(chē)輛發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)，當檢測到未經(jīng)授權的引擎啟動(dòng)時(shí)，防盜器會(huì )產(chǎn)生視覺(jué)和聲音報警
座椅調節
調節座椅溫度，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(chē)訪(fǎng)問(wèn)的系統
敞篷控制 代表打開(kāi)或關(guān)閉敞篷車(chē)車(chē)頂的功能
注意事項
范圍
沒(méi)有考慮定時(shí)要求
沒(méi)有考慮變體處理
沒(méi)有考慮安全性通信機制
設計
核心控制邏輯應集中在 Manager 組件中，提高內聚性
應使用適配器組件連接不同類(lèi)型、格式的外部信息源
每個(gè)執行器應使用單獨的組件表示，便于精細控制
傳感器類(lèi)型應細分，提供專(zhuān)門(mén)的接口訪(fǎng)問(wèn)每類(lèi)傳感器
個(gè)性化信息統一管理，提供個(gè)性化配置
保持接口標準化，提高復用性和可擴展性
缺陷
缺少個(gè)性化參數和接口
缺少診斷編碼和接口
沒(méi)有詳細分解傳感器和執行器組件
未標準自適應前照燈系統
沒(méi)有考慮生命周期依賴(lài)模式，如運輸模式下的告警反饋
轉自汽車(chē)電子與軟件
