車輛E/E架構的演變：從傳統設計到現代高性能計算和服務集成

1.電子/電氣架構的演變

車輛的電子/電氣（E/E）架構已經從過去的簡單設計演變成今天的復雜結構。在早期，E/E架構主要由車載系統和基于信號的應用所定義，其設計空間相對單一。如今，這種架構變得更加分層，涉及到高性能計算機（HPCs）和更強大的區域控制器。這些區域控制器是應對功能復雜性的關鍵架構元素，負責處理與車輛特定位置相關的所有功能，并且它們通常通過以太網與HPCs相連。

2.服務導向和信號導向的結合

HPCs在現代E/E架構中扮演著重要角色，不僅提供集成離車服務的能力，如遠程診斷或軟件的遠程更新，還用于處理計算密集型應用，比如自動駕駛和娛樂系統。現代E/E架構特別強調服務導向和信號導向兩種范式的并行工作。傳統車輛控制功能（如ESP、ABS）在區域控制器和傳感器/執行器ECUs之間以信號導向方式實現，而高級功能如自動駕駛則更傾向于服務導向。此外，現代E/E架構不僅包括車載組件，還集成了云服務，提供了額外的功能，如軟件更新和遠程診斷，這些功能是現代車輛系統設計的重要組成部分。

3.早期系統設計階段的關鍵：適應多樣目標架構的設計抽象化

為了開發適用于這些目標架構的應用，需要在早期系統設計階段考慮這些架構。設計需要從硬件和軟件實現中抽象出來，以便靈活地適應不同的目標E/E架構。

PREEvision中的邏輯架構:實現車輛系統設計的高效抽象化

邏輯架構層的目的：PREEvision的邏輯架構層旨在將車輛應用和功能從其硬件和軟件實現中抽象出來。這種抽象化使設計過程更加靈活，能夠適應不同的目標電子/電氣（E/E）架構。

邏輯功能架構的應用：邏輯功能架構幫助管理應用和車輛功能的日益增長的復雜性。它為設計師提供了一個系統視角，用于設計、管理和理解現代車輛中軟件和硬件的復雜結構。

邏輯域和子系統：邏輯架構中包含邏輯域，這些域支持將系統劃分為具有明確定義接口的子系統。這些子系統可以是車輛的特定區域或者是云服務等離車應用。

功能包和構建塊：邏輯功能架構通過邏輯功能包或構建塊來組織，這些包或塊群組了多個邏輯功能。邏輯功能之間的通信是通過端口定義的，端口決定了通信是信號導向還是服務導向。

端口和連接器：邏輯架構中的端口指定了不同功能之間的通信方式。邏輯組裝連接器用于連接這些端口，從而定義功能之間的互動。

類型和實例的概念：邏輯架構基于類型和實例的概念，意味著可以創建特定邏輯功能類型的多個實例。這種方法增加了設計的可重用性和靈活性。

PREEvision邏輯架構層總結：通過這種邏輯架構層的設計，PREEvision使車輛系統的設計師能夠從更高的抽象層面進行設計，同時確保了對底層實現的靈活性和適應性。這樣的設計方法為處理現代車輛系統的復雜性提供了強大的工具和框架。

PREEvision對UML/SysML的支持

為了實現完整的功能建模，我們需要引入功能行為方面的建模。這部分內容主要集中在UML（統一建模語言）和SysML（系統建模語言）在描述系統行為中的應用。以下是關于功能行為、UML和SysML的詳細總結：

功能行為的關鍵角色：功能行為描述是理解系統全貌、確保跟蹤性以及為后續實現提供模型基礎的關鍵部分。PREEvision中的功能行為是通過采用UML和SysML這兩種標準來實現的。

UML和SysML的結合：UML主要針對軟件設計，而SysML則是為了滿足系統設計的需求而開發。這兩種語言的結合為PREEvision工具提供了覆蓋系統建模兩大領域結構和行為的能力。

行為建模的實現：在結構建模的基礎上，行為建模通過UML和SysML的支持在PREEvision中得以實施。包括用例圖、狀態機圖和活動圖等在內的行為建模工具，是深入理解系統行為的關鍵。

PREEvision中的活動圖

1.活動圖介紹

在PREEvision工具中，活動圖被用作一個關鍵工具，以圖形化方式展示系統內各元素動作的相互聯系及其控制和數據流，從而幫助設計師清晰地理解和描述系統行為。這些圖包含動作節點，代表系統中執行的具體動作或任務，以及控制節點，用于指導動作的執行流程。活動圖中的控制流和對象流則分別表示動作之間的順序和數據依賴關系，而輸入和輸出參數展示了每個動作的數據依賴和產出。通過活動圖，設計師可以詳細模擬和分析系統內部的行為，為系統實現的后續階段提供詳細的執行規格和指導。總之，活動圖在理解和設計系統行為方面發揮著核心作用，使系統設計更加清晰和結構化。

2.PREEvision中活動圖建模的高效功能

活動節點和控制節點：提供了多種類型的活動節點，包括動作節點和控制節點，以及活動邊緣（如控制流和對象流）。這些節點和邊緣協助在活動圖中定義和組織基本動作及其流程。

用戶友好的建模支持：PREEvision提供了多種便利功能，以簡化活動圖的創建和編輯過程。例如，自動添加控制流和對象流的功能，以及輸入輸出端口的指示標記。

活動分區的實現：活動圖中的活動分區（如泳道）用于標識具有共同特征的活動節點。

這些分區有助于組織和理解復雜的行為模型。

這些Comfort Functions大大提高了活動圖建模的效率和準確性，使設計師能夠更容易地創建、修改和理解復雜的系統行為模型。通過這些功能，PREEvision在系統建模領域提供了強大的支持，幫助設計師以更直觀和結構化的方式工作。

3.活動圖在PREEvision各個層級上的應用

需求層的活動建模：在需求層，活動用于描述用例系統和需求包，這有助于從高層次上理解和規范系統需求。

邏輯架構層的活動建模：在邏輯架構層，活動用于定義和理解邏輯結構包、邏輯域、邏輯功能包和邏輯構建塊的行為。該層的活動建模有助于驅動系統的分解和分區，進而推導出邏輯架構結構。

軟件層的活動建模：在軟件層，活動用于描述服務提供者、服務消費者和軟件組件類型，這在軟件設計階段有助于詳細化功能行為。

硬件層的活動建模：在硬件層，活動的建模適用于所有電子組件，這有助于理解和規劃硬件組件之間的交互和行為。

通過在這些不同層次上進行活動建模，PREEvision提供了一種全面和靈活的系統建模方法，使設計師能夠在各種抽象層面上更準確、全面地理解和設計系統。

4.活動圖的具體案例分析：車窗升降器

窗戶升降器的功能描述：窗戶升降器包括控制窗戶上下移動的功能，以及自動上升和下降和防夾功能。

使用活動圖進行系統分解：使用活動圖來描述窗戶升降器的行為，包括各種動作、控制節點和流程，這有助于在邏輯架構層面上進行系統分解和分區。通過將動作集中在活動分區內，可以定義邏輯架構的功能塊結構和接口，這種方法使得行為驅動系統設計成為可能，從而推導出邏輯架構結構。

接口和行為的詳細建模：通過活動圖，可以詳細建模窗戶升降器的行為，包括接口定義和行為規范。這為軟件和硬件實現階段提供了清晰的指導。

通過窗戶升降器的例子，視頻清晰地展示了如何使用PREEvision中的活動圖來實現復雜系統功能的詳細建模和理解，強調了活動圖在系統設計中的實際應用價值。

總結

實現無關的邏輯功能架構建模：PREEvision支持實現無關的邏輯功能架構建模。這意味著可以在不考慮具體實現（如硬件和軟件）的情況下，設計和規劃系統。

系統行為的規范：系統行為可以基于SysML（系統建模語言）的概念進行詳細規范。這提供了一個強大的框架來描述和理解復雜系統的行為。

與特定于域的數據模型的集成：PREEvision將系統行為與特定于域的數據模型相集成，從而實現了數據和行為的緊密耦合。

不同設計階段的支持：工具支持不同的設計階段，可以針對特定用例進行活動驅動的系統分解和詳細行為建模。