被低估的 ECU 软件开发：为什么它是原始设备制造商超越市场的关键武器？

作为汽车电子设备架构中最小的组件，电子控制单元（ECU）发挥着至关重要的作用。事实上，汽车中的大多数控制和通信任务都是由作为 ECU 一部分的各种微控制器执行的。有了 ECU，汽车的整体性能和安全性都得到了显著提高。

例如，在防抱死制动系统（ABS）等对安全至关重要的功能中，ECU 会根据车轮速度信息调整制动压力，防止轮胎抱死，从而提高驾驶安全性。

据统计，一辆标准的现代汽车包含 40 多个 ECU，高端车型则有 150 个或更多。尽管存在软硬件解耦或向集中式电子架构发展等趋势，但由于嵌入式系统能够确保实时性能和 ASIL-D 级功能安全，传统 ECU 仍将继续发挥决定性作用。

如今，随着汽车型号和功能的增加以及开发周期的缩短，对于原始设备制造商和供应商来说，确保高效可靠的 ECU 软件开发比以往任何时候都更为重要。

然而，在新汽车技术飞速发展的同时，原始设备制造商往往优先考虑智能系统的创新，尤其是在 ADAS 和自动驾驶领域，而忽视了维护和优化深度嵌入式微控制器工具链的重要性。随着 ECU 复杂性的增加，软件开发面临的挑战也越来越大。Eitech相信，ECU软件开发的进步将在未来几十年内影响汽车创新的步伐、成本竞争力和安全性，成为保持和提升OEM市场优势的关键因素。

作为车辆的智能核心，ECU 管理着制动、转向和车身控制等关键系统。其安全性直接影响车辆性能和整体安全性。随着汽车智能化进程的加快，车辆之间的互联性越来越强，使其更容易受到网络安全威胁。在 ECU 软件开发中确保稳健的网络安全至关重要，需要采取全面的措施来保护车辆系统和数据。

一方面，网络威胁的多样性和演变使得保护 ECU 免受恶意软件、黑客攻击和未经授权的访问变得日益复杂。ETAS 建议采用多层安全架构来应对这些威胁。这包括加密、身份验证、入侵检测和安全启动机制，以确保整个 ECU 开发过程中的数据、通信和硬件/软件安全。

例如，在 ECU 开发过程中，必须确保只有经过授权的设备或软件才能访问 ECU。加密技术应能保护认证信息，防止身份伪造。细粒度访问控制机制可管理对 ECU 的不同访问级别。

此外，由于 ECU 的计算资源有限，在不影响性能的情况下实施全面的安全措施仍然具有挑战性。需要定制轻量级、高效的安全协议，以确保在不影响性能的情况下提供保护。

此外，在不同地区和行业遵守不同的严格网络安全法规，也为 ECU 的开发增加了另一层复杂性。例如，从 2024 年 7 月起，所有出口到欧盟的车辆都必须遵守 UN-R155，这是世界上首个关于车辆网络安全的国际法规。该法规要求在车辆设计和生产过程中采取严格的网络安全措施，以防范网络攻击和数据泄露。

2024 年 8 月，中国发布了强制性国家标准 GB 44495-2024：汽车信息安全技术要求》，该标准将于 2026 年 1 月 1 日起对新的认证车型生效。该标准概述了对外部连接、通信、数据安全和软件更新的具体要求，以及相应的测试方法。即使是已经通过 UN-R155 认证的产品，也可能需要进行有针对性的技术调整，以符合中国对国产车型的国家标准。

因此，ECU 软件开发必须符合不断发展的全球网络安全法规。实时监控并将更新集成到汽车开发生命周期中，对于确保 ECU 软件的安全和及时更新至关重要。

作为汽车网络安全领域的先驱，ETAS 帮助客户管理 ECU 开发的复杂性，降低网络安全风险，最大限度地发挥商业潜力。他们全面的网络产品和专业服务为全球数百万辆汽车提供保护，为软件定义的汽车网络安全设定了标准。

例如，专为嵌入式系统定制的 ETAS 加密库ESCRYPT CycurLIB 可有效实现加密算法和安全标准。该库专为资源有限的 ECU 系统设计，支持所有常见的加密算法和证书标准（包括中国标准），适用于 AUTOSAR 和非 AUTOSAR 配置，并可在所有平台上运行。可针对不同处理器对速度、RAM 和 ROM 进行优化。

此外，ETAS 创新灵活的ESCRYPT CycurHSM安全固件可部署在任何 ECU 中，包括域控制器。它能确保安全启动、车载通信安全和组件保护，符合 ISO 26262 ASIL-D、Automotive SPICE 和 ISO/SAE 21434 等标准。

值得注意的是，英飞凌第二代 AURIX™ TC3xx 硬件安全模块 (HSM) 上的 ETASESCRYPT CycurHSM实施于 2023 年成功通过了美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的加密算法验证计划 (CAVP) 认证，完全支持经过验证的加密算法。

此外，复杂的校准是ECU软件开发中的主要挑战之一。事实上，作为ECU软件开发中的关键环节，校准直接影响车辆的整体性能。在校准过程中，必须确保软件能够适应物理系统，并优化应用程序中大量校准参数，同时考虑软件功能与ECU之间复杂的相互作用。

具体来说，一方面，处理ECU文档并确保校准准确性是一项复杂任务，常受信息不同步和知识传递效率低下的影响，这可能导致整体生产力下降并消耗过多工程时间。同时，这会延长ECU开发周期，推迟车辆开发项目，并增加资金成本。

另一方面，ECU开发过程中的校准误差率较高。若校准参数理解错误导致设置不正确，则需进行反复测试和重新校准；此外，配置错误的参数可能无法满足法规标准，可能导致昂贵的修订和召回。

为应对这些挑战，ETAS基于其在嵌入式汽车软件领域30年的深厚经验，提出了一系列方法和解决方案。

提升文档质量与知识共享：提供全面的文档，清晰说明每个校准参数的用途、与其他参数的相互依赖关系及其对系统的影响。实施交互式文档解决方案，以减少错误并提升流程效率。

构建用户友好的界面：通过提供仅包含相关参数和选项的解决方案，简化校准流程；采用可视化滑块和动态图表，使用户更轻松地理解和调整校准设置。

利用自动化和标准化工具：例如，INCA-FLOW 具有直观的用户界面，用于常规校准任务，减少手动操作并简化校准流程，同时确保不同项目和团队之间的一致性和可靠性。

利用仿真与数据建模：通过仿真与 建模工具（如ASCMO）创建数学模型。这些模型可基于训练好的数学模型优化并生成校准参数，且不影响实际硬件，同时能在MOCA环境中根据测试数据自动校准物理模型参数。此外，将数学模型嵌入ECU系统模型可简化操作与测试流程。

基于此，ETAS的校准解决方案和实时校准验证解决方案将数据转化为有价值的信息和工具，提升ECU校准的效率和精度，为客户提供强大的市场竞争力。

例如，凭借近 20 年的汽车行业开发经验，ETAS 的汽车校准测试诊断工具 INCA 已发展成为一个强大的集成平台，用于提供校准解决方案，并应用于内燃机动力系统、电动汽车动力系统、热管理和底盘等跨领域的标准化硬件和软件工具。

值得注意的是，INCA 具备用户友好的界面，能够简化校准设置、实时分析和可视化操作，同时减少搜索时间并优化校准参数。目前，INCA 基本工具链及各类插件已在全球超过 50,000 名用户中广泛应用于 ECU 项目开发流程中。

此外，ETAS 的交互式软件文档解决方案EHANDBOOK 可直观地以图形方式展示 ECU 软件的功能逻辑，使复杂的汽车软件更易于理解。该解决方案特别有助于理解信号流以及 ECU 功能之间的依赖关系，从而显著降低 ECU 软件的复杂性并减少无效搜索所花费的时间。

在实际应用中，有效结合EHANDBOOK和INCA工具可大幅减少数据搜索、分析和传输等手动操作。INCA实验可在EHANDBOOK内自动设置，使工程师能够无缝切换于理解ECU功能与实施更改之间，实现快速访问所需数据，并提供即时反馈以高效解决问题，从而显著提升团队在ECU校准与诊断过程中的效率、准确性和协作能力。

显然，ETAS 依靠全面、无约束且可扩展的 ECU 软件开发解决方案来实现工具之间的无缝集成和通信，帮助 OEM 和供应商降低整体项目成本，同时最大限度地提高软件开发流程的效率，有效应对汽车嵌入式微控制器软件功能开发、整体网络安全和复杂校准等挑战。