圖片來源：博世

上圖是一張被廣泛應用的汽車E/E架構演進圖，日系車大多還停留在倒數第二Integration階段，特斯拉最新的Model Y是Domain Centralization階段，實際這個階段只是把域控制器按空間位置簡單地分開，不能算嚴格的域控制器。

特斯拉的Cybertruck是處于Domain Fusion階段，95%的國產新興造車也是處于此階段，典型特征就是域控制器擁有以太網接口，再向上就是Zone階段，之所以不說Vehicle Computer是因為CAN XL或10M以太網進展緩慢，傳統(tǒng)CAN或CAN FD網絡還得保留，未達到車輛把運算都集中到中央計算域的程度。

Zone階段典型特征就是Zone域控制器有以太網交換機。某些國產高端如問界M9，還有奇瑞星紀元ES，智己LS6已經基本達到此架構，但集成度還有點低。

Domain和Zone架構區(qū)別

圖片來源：德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》

Domain和Zone，二者最大區(qū)別就是Zone架構將物理I/O分離出來，只保留邏輯I/O，換句話說，軟硬分離，物理I/O代表硬件的物理層，邏輯I/O是軟件概念的。

邏輯I/O來自IT行業(yè)，即服務調用。

服務（Service）這個術語來自IT行業(yè)，IT行業(yè)是構建在以太網上的，它是基于交換的通信，是點對點聯絡加各種轉發(fā)。面向服務架構（Service Oriented Architecture，簡稱 SOA）在軟件、信息通信領域是非常成熟、常見的軟件架構設計理念，它鼓勵提供抽象訪問接口和模塊化軟件組件的方式，讓軟件模塊很容易在不同場景下復用，通常以 Software Development Kits（SDK）、軟件庫、以及遠程調用的方式提供，上層系統(tǒng)通過復用和自由組合既有軟件模塊，可以實現快速開發(fā)特定的功能，并能降低測試驗證成本和開發(fā)周期。高內聚、松耦合、可擴展性強是 SOA 架構的核心特點。

而Domain則不然，它的物理I/O與邏輯I/O實際是一體的，無法分割開，這就是CAN網絡。CAN網絡是信號導向架構（Signal Oriented Architecture），ECU 的功能是固定的，彼此通過 LIN/CAN 等總線進行廣播式通信，軟件提前編寫并固化在 ECU 內運行。隨著汽車功能越來越多越來越復雜，ECU 的數量也急劇增多，微小的功能改動都可能會引起整車通信甚至其它 ECU 軟件的更新，這種架構不具備靈活性和擴展性，開發(fā)與驗證的成本非常高。這是軟件復雜程度和成本快速上升的主要原因。

Zone架構中的以太網

圖片來源：德州儀器《Zone architecture, Ethernet drive vehicle of the future》

這是理想狀態(tài)的Zone架構，CAN XL架構支持20Mbit/s，所以這里也不是完全放棄CAN而只用以太網。

Zone架構下的數據量

圖片來源：德州儀器《Zone architecture, Ethernet drive vehicle of the future》

典型Zone架構

圖片來源：NXP Automotive Zone Controller

NXP Zone控制器參考方案

圖片來源：NXP

顯然Zone控制器必須具備以太網交換機。

NXP的Zone 同軸供電架構

圖片來源：NXP

用詞方面，在S32K3下是Aggregator，但S32G RDB下則是Controllers，顯示出不同。

NXP S32K應用分布圖

圖片來源：NXP

S32K是NXP的一個MCU系列，包括多款產品，其應用分布如上圖，只有S32K388和S32K39/37/36支持TSN以太網，所以才能是Zone Controller。

Zone Controller MCU需要滿足以下幾點，首先是實時運算性能強，至少6MB以上的Flash存儲容量，支持最低ASIL B級標準，具備百兆，最好是千兆以太網接口。

典型的Zone Controller

圖片來源；德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》

上圖中，德州儀器特別點出了TSN即時間敏感網絡。

TSN關鍵通訊協議

圖片來源；德州儀器《How a Zone Architecture Paves the Way to a Fully Software-Defined Vehicle》

簡單地說就是TSN（時間敏感網絡），是時間觸發(fā)，而不是傳統(tǒng)以太網的event觸發(fā)，具備時間敏感性，也就是具備確定性，與傳統(tǒng)以太網的盡力而為區(qū)別較大，它不一定保證延遲低，但是確保延遲是可以確定的。

德州儀器的Zone Controller參考設計

圖片來源：德州儀器

德州儀器的Zone Controller配合外圍驅動，可以控制車門、座椅、燈光、電機、風扇、各種泵、各種閥、HVAC等，基本上大大減少MCU使用數量。

圖片來源：德州儀器

Zone控制器的核心是AM263P4，這已經不能算一款MCU了，應該算一款SoC，一般內部是4個Cortex-R5F，運行頻率400MHz，擁有8MB的OSPI FLASH和3MB的SRAM，最大特色是內部包含了一個三口的千兆車載以太網交換機，支持TSN的關鍵協議802.1AS即gPTP，即時間同步系統(tǒng)，確保整個系統(tǒng)時間戳同步，且是靜態(tài)網絡無需配置。

高級智能駕駛包含多個傳感器，地圖、GPS定位也可算一種傳感器，多個傳感器和ECU系統(tǒng)需要統(tǒng)一Clock時鐘系統(tǒng)，即時間同步。802.1AS誕生于2011年，2020年得到進一步加強，稱之為802.1ASdm。

2020年升級后提供兩套冗余，即使主時鐘失效，一路連接失效，整體系統(tǒng)仍然可以保持時間同步，L3系統(tǒng)必備。

最后做個總結，Zone架構必須包含以太網交換機，支持802.1AS，支持ASIL-B，這才是先進的Zone架構。

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