奔驰STAR3电子电气架构1

以下文章来源于佐思汽车研究，作者周彦武

奔驰在2020年推出的新一代S级轿车，代号W223，E/E架构采用了奔驰最新的STAR3架构，2021年的新C级，代号W206也采用了STAR3架构，奔驰所有车型都将升级到STAR3架构，这也是目前最先进的汽车E/E架构，全球唯一的SOA（服务导向）架构，也是全球最先进的量产车架构。

STAR3架构（图片来源：互联网）

上图是STAR3架构简介，部分德语部分英语，深蓝色是标准设备，浅蓝色是特殊设备。Zentraler就是Central，Domane就是Domain，Antrieb就是Powertrain，Telematik就是Telematics，Fahr就是Drive。这与上一篇路虎的EVA2.0架构类似，奔驰更强调以太网交换机的作用。

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奔驰STAR3架构，还是英语和德语混合，Fahrwerk就是底盘Chassis。

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与SOA对应的是信号导向型架构，典型如特斯拉的Model 3，也就是左图。这是奔驰以舒适网络ECU做的对比，服务导向型与信号导向型对比。还是德语和英语混杂，德语的k基本可对应英语的c，Bedien是Operator，anforderungen就是requirement。奔驰升级网关ECU到带有多个以太网交换器的ECU，内部包含了任务调度功能。

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理解SOA需要深入了解AUTOSAR。上图就是用AUTOSAR的方式解释SOA。AUTOSAR标准制定的目标之一，是希望在应用程序级别能做到可复用性，也就是说，我们可以基于现有的模型去创建更多，更复杂，或者基于特定项目需求的模型资源，而无需从零开始设计每一个部分。基于这个想法，衍生出了类型-原型(type-prototype)的概念。同时，开发人员也能创建出软件组件的分层模型，无论你的设计有何种的复杂度，软件组件SWC的任意设计，都不会对整个系统运行时的行为有任何影响，实际行为完全定义在一个个独立的软件组件当中。

SWC有三个级别，最高层级的级别，也是最抽象的级别，是VFB，在这个级别当中，描述了组件基本的通信属性以及通信关系。其次是RTE级别，在RTE级别中，可以来描述某一AtomicSwComponentType的行为，也即SwcInternalBehavior，例如RTE Event和Runnable Entity。最后是Implementation Level描述了针对于给定SwcInternalBehavior的具体实现，也即SwcImplementation。

Autosar的通讯相比于传统的通讯架构发生了根本性的变化。其核心模块就是多出了PDU Router。PDU Router在ECU通讯中的作用和网络里的路由器的功能很类似，就是对一个又一个I-PDUs（Interaction Layer Protocol Data Units，可以理解为数据包，由数据、长度和I-PDU ID组成。）进行转发，连接通信服务层与ECU抽象层。PDU是Autosar通讯中重要的概念，每个PDU包含着SDU和PCI，每个PDU拥有独自的ID用于互相区分。非TP层的I-PDU数据不应超过8字节的长度。这确保了可以在单个CAN消息中发送I-PDU。

要理解Eventgroup，需要了解SomeIP，SomeIP (Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP) 是车载以太网的一种通信协议。对于熟悉CAN通信的开发者而言，CAN通信一般属于周期或者触发的形式在总线上传输的，而SomeIP则不同，它是在接收方有需求的时候才发送，是一种以服务为导向的数据通信方式。这也是SOA架构的由来。

SomeIP数据包主要包括两大部分，分别是Header和Data。在传输的过程中可以通过TCP和UDP两种通信数据协议进行传输。SomeIP定义的通信方式主要包括四大类: 1) Methods: Methods包含了请求后有应答的Method，和请求后没有应答的Method（Fire&Forget）; 2) Event：当某种事情发生后，服务端向客户端发送的Message; 3) Field：Get/Set/Notifier某种属性或者状态; 4) EventGroup：用来进行publish/subscribe处理Events and Fields的通信的逻辑组。

这里的服务也是AUTOSAR的概念，在AUTOSAR软件架构中，汽车嵌入式系统软件自上而下分别为应用软件层（Application Software Layer，ASW）、运行时环境（Runtime Environment，RTE）、基础软件层（Basic Software Layer，BSW）和微控制器（Microcontroller）。为保证上层与下层的无关性，在通常情况下，每一层只能使用下一层所提供的接口，并向上一层提供相应的接口。目前AUTOSAR规范定义最为详细的部分就是基础软件层。而且判断某个软件架构是否遵守AUTOSAR规范的主要依据就在于基础软件层。

基础软件层（Basic Software Layer，BSW）又可分为四层，即服务层（Services Layer）、ECU抽象层（ECU Abstraction Layer）、微控制器抽象层（Microcontroller Abstraction Layer，MCAL）和复杂驱动（Complex Drivers）。服务层（Service Layer）又由一系列基础软件组件构成，包括系统服务（System Services）、存储器服务（Memory Services）、通信服务（Communication Services）等。它们主要用于提供基础软件服务，包括标准化的系统功能和功能接口。这就是图里所说的Services。

图片来源：互联互联网

A26/17在W223上就是NTG7，之所以和发声器控制连接在一起是奔驰W223跟路虎卫士一样配备到了RNC，主动降噪技术。CANI主要是针对柴油机的。

车身一域主要是车门和天窗。（图片来源：互联网）

车身二域主要是座椅。（图片来源：互联网）

车身三域为安全带和后尾箱。（图片来源：互联网）

Infotainment一域，A40/12即AR-HUD，N123即无线充电。（图片来源：互联网）

Infotainment二域，主要是后排。（图片来源：互联网）

氛围灯是奔驰特色，搞得非常花俏，也很复杂。（图片来源：互联网）

底盘和悬挂域，依然是FlexRay总线。（图片来源：互联网）

A40/13就是立体双目系统，A89是主毫米波雷达。（图片来源：互联网）

这只是一级网络，W223的NTG7主机（新C级还是NTG6主机）和后排娱乐系统相连，整个系统拥有4片以太网交换器，即Marvell的88EA6321-TFJ2，这是一颗以太网交换机芯片，没错，就是特斯拉用在自动驾驶系统上那颗，实际上这颗芯片是为座舱系统设计的。Marvell 第一代车载以太网交换机88EA6321，是7端口以太网千兆性能交换机，完全符合IEEE802.3车载标准，支持AVB音频/视频桥接功能），并支持低能耗以太网，可降低功耗。该款7端口以太网交换机集成了2个IEEE 10/100/1000BASE-T/TX/T端口、2个RGMII/xMII（这2个端口可配置成1个GMII）端口和1个SGMII / Serdes端口。

奔驰的E/E架构非常先进且可靠性极高，软件复用性很强，但缺点是硬件成本很高，以太网Phy和交换机大量使用，这些芯片又比较紧缺，价格持续飞涨，注重成本的丰田或特斯拉无论如何都不可能采用这种架构。未来奔驰只能放弃低价车型，零售价估计都要在50万人民币以上了。

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