一種應(yīng)用SOA 汽車音樂燈光秀功能實(shí)現(xiàn)方案

柴 華， 劉建峰， 顧強(qiáng)源， 呂洪智， 耿偉峰

（長城汽車股份有限公司 河北省汽車技術(shù)創(chuàng)新中心， 河北 保定 071000）

在每輛車上，我們都會(huì)看到車輛的外燈（近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈等），根據(jù)市場的需求，燈光所起到的作用不僅是照明，還承擔(dān)了車輛的娛樂氣氛烘托。隨著技術(shù)的發(fā)展，外部燈光也由普通的鹵素大燈逐步升級為LED大燈，LED技術(shù)讓燈光更加智能化，尤其是目前市場流行的貫穿式前后大燈造型，給了整車更多應(yīng)用場景，燈光閃爍并伴隨音樂播放的音樂燈光秀，順應(yīng)了用戶對車輛個(gè)性化功能的追求，它也成為了各個(gè)車企爭先開發(fā)研究的熱點(diǎn)功能。

現(xiàn)有音樂燈光秀功能是通過存儲(chǔ)燈光秀效果軟件到各個(gè)控制器。由整車廠提出需求，供應(yīng)商開發(fā)供貨到整車廠，整車廠只能得到固定的音樂對應(yīng)固定的燈光秀效果，若市場和用戶想要改變或增加新的燈光秀功能，需要再次功能定義，功能開發(fā)，整車相關(guān)系統(tǒng)再次變更測試，周期長、成本高。為解決此問題，降低周期和成本，應(yīng)用SOA服務(wù)架構(gòu)開發(fā)音樂燈光秀功能應(yīng)運(yùn)而生。

1 現(xiàn)狀

現(xiàn)有車輛音樂燈光秀功能，采用“獨(dú)立軟件+特定硬件”，ECU的軟硬件開發(fā)全部由供應(yīng)商完成，用戶只能在主機(jī)頁面選擇車輛已經(jīng)存儲(chǔ)好的音樂和燈光秀。因?yàn)橐呀?jīng)提前預(yù)設(shè)在車內(nèi)控制器軟件中，不會(huì)存在延時(shí)問題，但是生成預(yù)設(shè)軟件需要投入很大的成本，且更新升級周期長，軟件占用空間大，需要各控制器具備較大的存儲(chǔ)空間，這對ECU軟硬件資源和能力的浪費(fèi)是顯而易見的。

現(xiàn)有音樂燈光秀架構(gòu)如圖1所示。

圖1 音樂燈光秀架構(gòu)

1） 影音系統(tǒng)：為整車提供影音娛樂功能和人機(jī)交互頁面設(shè)置軟件，可以進(jìn)行音樂設(shè)置和音量控制。通過功放驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行播放，音樂頻率通過CAN從影音系統(tǒng)傳輸?shù)秸嚳刂葡到y(tǒng)。

2） 整車控制系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)音樂燈光秀功能邏輯軟件，通過CAN信號從車輛電源系統(tǒng)和擋位系統(tǒng)獲取整車電源狀態(tài)和擋位狀態(tài)，用于判斷音樂燈光秀功能進(jìn)入條件是否滿足，進(jìn)入條件滿足后，通過CAN信號將燈光秀模式傳遞到車輛外燈系統(tǒng)和車窗系統(tǒng)。

3） 電源系統(tǒng)：提供整車電源狀態(tài)，并通過CAN信號傳遞到整車控制系統(tǒng)。

4） 擋位系統(tǒng)：提供整車擋位狀態(tài)，并通過CAN信號傳遞到整車控制系統(tǒng)。

5） 外燈系統(tǒng)：接收整車控制系統(tǒng)CAN信號，并提供整車外燈狀態(tài)及外燈驅(qū)動(dòng)。外燈包含整車外部所有燈光：遠(yuǎn)光燈、近光燈、前霧燈、后霧燈、前轉(zhuǎn)向燈、后轉(zhuǎn)向燈、晝間行車燈、制動(dòng)燈、牌照燈、角燈。

6） 車窗系統(tǒng)：接收整車控制系統(tǒng)CAN信號，并在燈光秀開啟時(shí)驅(qū)動(dòng)車窗開啟。

7） 車窗：車窗執(zhí)行單元。

8） 外燈：外燈執(zhí)行單元。

音樂燈光秀功能設(shè)計(jì)開發(fā)采用CP-AUTOSAR，涉及到的各系統(tǒng)之間交互均采用CAN通信協(xié)議，通過硬線或網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行系統(tǒng)間交互，涉及到信號發(fā)送方和接收方。舉例見表1。

表1 功能設(shè)計(jì)開發(fā)示例

新功能優(yōu)化或新增首先會(huì)影響信號的變更，且嵌入式軟件的開發(fā)會(huì)影響到各系統(tǒng)信號定義及信號接收方發(fā)送方的改變，成本高、更改量大、周期長，不能快速響應(yīng)市場新功能的需求。

2 SOA架構(gòu)音樂燈光秀系統(tǒng)開發(fā)

本文意在介紹應(yīng)用SOA服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)音樂燈光秀功能系統(tǒng)方案，通過較低的成本、較短的研發(fā)周期、較小更改量來滿足市場對新功能快速迭代的需求，開發(fā)一款可以自我成長的汽車。

2.1 SOA服務(wù)架構(gòu)

SOA（Service-Oriented Architecture） 面向服務(wù)的一種架構(gòu)，是一種設(shè)計(jì)思想和方法論。在SOA架構(gòu)中會(huì)涉及到服務(wù)、接口等概念，但服務(wù)是最核心的抽象手段和系統(tǒng)最基礎(chǔ)的描述單元；接口是指能被其他模塊調(diào)用的函數(shù)名稱或一個(gè)封裝的API。

服務(wù)分為服務(wù)提供者（實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能）、服務(wù)消費(fèi)者（使用服務(wù)接口，調(diào)用服務(wù)），如圖2～圖4所示。

圖2 只消費(fèi)A

圖3 只消費(fèi)B

圖4 消費(fèi)A+B

服務(wù)是SOA服務(wù)架構(gòu)的最小單元，根據(jù)消費(fèi)者調(diào)用服務(wù)的方法，服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者有以下3種關(guān)系。圖2，消費(fèi)方只請求服務(wù)A，此時(shí)可以理解為功能A的開發(fā)；圖3，消費(fèi)方只請求服務(wù)B，此時(shí)可以理解為功能B的開發(fā)；圖4，消費(fèi)方同時(shí)請求服務(wù)A和B，雖然仍然是A和B的接口，但是服務(wù)提供方不再單一，可以理解為一個(gè)新功能C的開發(fā)。

若音樂燈光秀功能開發(fā)采用SOA服務(wù)架構(gòu)，可根據(jù)外燈系統(tǒng)和影音系統(tǒng)中不同的服務(wù)接口組合，根據(jù)不同的功能需求請求不同的音樂和燈光秀服務(wù)接口，可快速生成不同種類的音樂燈光秀效果，更改周期會(huì)大大縮短。SOA服務(wù)架構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 音樂燈光秀SOA架構(gòu)

在SOA架構(gòu)，音樂燈光秀功能可拆分為外燈控制服務(wù)（遠(yuǎn)光燈控制接口、近光燈控制接口、轉(zhuǎn)向燈控制接口、位置燈控制接口…）、外燈狀態(tài)服務(wù)（遠(yuǎn)光燈狀態(tài)接口、近光燈狀態(tài)接口、轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)接口、危險(xiǎn)報(bào)警燈狀態(tài)接口、位置燈狀態(tài)接口…）、電源狀態(tài)服務(wù)、擋位狀態(tài)服務(wù)、車窗控制服務(wù)等，見表2。

表2 音樂燈光秀功能

2.2 音樂燈光秀架構(gòu)組成說明

1） 影音系統(tǒng)： 提供HMI頁面設(shè)置，用戶可在上面選擇音樂燈光秀APP，APP版本可根據(jù)后臺(tái)功能的更新隨時(shí)更新。提供用戶音樂設(shè)置和音量控制，并能語音開啟音樂燈光秀。作為音樂燈光秀功能的消費(fèi)方，可直接請求中央處理單元服務(wù)接口來判斷進(jìn)入音樂燈光秀功能條件，并控制音樂燈光秀的開啟和關(guān)閉。

2） 中央處理單元：作為服務(wù)提供方，提供音樂燈光秀服務(wù)：外燈控制服務(wù)、外燈狀態(tài)服務(wù)、電源狀態(tài)服務(wù)、擋位狀態(tài)服務(wù)、車窗控制服務(wù)。通過S2S模塊將服務(wù)接口轉(zhuǎn)換成CAN信號，通過CAN將信號傳遞到區(qū)域控制器。

3） 區(qū)域控制器：將中央處理單元傳送的CAN信號進(jìn)行整理并進(jìn)行燈光秀軟件邏輯處理。同步驅(qū)動(dòng)外燈和車窗。

4） S2S：服務(wù)轉(zhuǎn)換信號處理模塊。

5） 車窗：車窗執(zhí)行單元。

6） 外燈：外燈執(zhí)行單元。

2.3 音樂燈光秀功能實(shí)現(xiàn)講解

1） 用戶通過HMI人機(jī)交互頁面進(jìn)行音樂燈光秀設(shè)置。影音系統(tǒng)根據(jù)用戶開啟功能需求，請求中央處理單元的電源狀態(tài)服務(wù)接口、擋位狀態(tài)服務(wù)接口、危險(xiǎn)報(bào)警燈狀態(tài)服務(wù)接口。

2） 影音系統(tǒng)根據(jù)電源狀態(tài)服務(wù)接口、擋位狀態(tài)服務(wù)接口、外燈狀態(tài)服務(wù)中的危險(xiǎn)報(bào)警燈狀態(tài)服務(wù)接口信息，判斷整車是否滿足進(jìn)入音樂燈光秀功能，當(dāng)電源狀態(tài)服務(wù)接口為1（OFF）時(shí)，擋位狀態(tài)服務(wù)接口為0（P）且危險(xiǎn)報(bào)警燈狀態(tài)服務(wù)接口為1（未激活）時(shí)，則成功進(jìn)入音樂燈光秀功能；當(dāng)電源狀態(tài)服務(wù)接口為非1（OFF）時(shí)，或擋位狀態(tài)服務(wù)接口為非0（P）時(shí)，或危險(xiǎn)報(bào)警燈服務(wù)接口為非1（未激活）時(shí)，則進(jìn)入音樂燈光秀功能失敗，需在影音系統(tǒng)中控頁面顯示失敗原因提示用戶，3s后消失。同步影音系統(tǒng)退出音樂燈光秀頁面，恢復(fù)到HMI人機(jī)交互首頁。

3） 當(dāng)成功進(jìn)入音樂燈光秀功能后，音樂開始播放，影音系統(tǒng)同步將音樂頻律用CAN傳遞到區(qū)域控制器，同時(shí)影音系統(tǒng)請求外燈控制服務(wù)和車窗控制服務(wù)。當(dāng)功能定義燈光秀只涉及到遠(yuǎn)光燈、近光燈、位置燈時(shí)，則影音系統(tǒng)請求遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口為0（開啟），請求近光燈控制服務(wù)接口為0（開啟）、位置燈控制服務(wù)接口為0（開啟），影音系統(tǒng)請求車窗控制服務(wù)接口為0（開啟）；當(dāng)服務(wù)成功執(zhí)行后，近光燈控制服務(wù)接口、遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口、位置燈控制服務(wù)接口、車窗控制服務(wù)接口均反饋到影音系統(tǒng)。

4） 中央處理單元通過S2S將服務(wù)轉(zhuǎn)換成信號通過CAN傳遞到區(qū)域控制器處理。區(qū)域控制器收到CAN信號后（音樂頻律和車窗、外燈開啟信號） 驅(qū)動(dòng)車窗開啟，近光燈、遠(yuǎn)光燈、位置燈伴隨音樂同步閃爍。

5） 音樂播放完畢后，影音系統(tǒng)判斷音樂燈光秀功能退出，影音系統(tǒng)請求外燈控制服務(wù)和車窗控制服務(wù)。當(dāng)功能定義燈光秀只涉及到遠(yuǎn)光燈、近光燈、位置燈時(shí)，則影音系統(tǒng)請求遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口為1（關(guān)閉），請求近光燈控制服務(wù)接口為1（關(guān)閉），位置燈控制服務(wù)接口為1（關(guān)閉），影音系統(tǒng)請求車窗控制服務(wù)接口為1（關(guān)閉）。當(dāng)服務(wù)成功執(zhí)行后，近光燈控制服務(wù)接口、遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口、位置燈控制服務(wù)接口、車窗控制服務(wù)接口均反饋到影音系統(tǒng)。

6） 音樂燈光秀功能退出，影音系統(tǒng)恢復(fù)到HMI人機(jī)交互首頁，為下一次用戶使用音樂燈光秀做準(zhǔn)備。

備注：若功能定義燈光秀只涉及到遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向燈兩個(gè)燈時(shí)，則影音系統(tǒng)可只請求遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口為0（開啟），請求轉(zhuǎn)向燈控制服務(wù)接口為0（開啟） 即可，當(dāng)服務(wù)成功執(zhí)行后，遠(yuǎn)光燈控制服務(wù)接口、轉(zhuǎn)向燈控制服務(wù)接口均反饋到影音系統(tǒng)。

音樂燈光秀在功能定義變更時(shí)可以通過服務(wù)接口不同組合快速進(jìn)行功能迭代，極大縮短了周期和開發(fā)成本，能快速響應(yīng)市場的需求并增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感。

3 方案亮點(diǎn)及效果

1） 本方案中音樂燈光秀功能采用SOA電子電氣架構(gòu)，功能集成化，軟件可統(tǒng)一控制處理。

2） 本方案中將實(shí)現(xiàn)音樂燈光秀功能各系統(tǒng)能力抽象為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，方便消費(fèi)方訂閱多個(gè)或單個(gè)服務(wù)接口，擴(kuò)大了使用場景。

3） 本方案中音樂燈光秀功能需要有多個(gè)燈光效果時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口可根據(jù)功能定義隨意組合，車輛會(huì)以低成本、短周期、小更改量，來滿足市場的需求。

4 結(jié)束語

為了滿足市場對功能的快速迭代需求，縮短變更周期，本方案中音樂燈光秀功能應(yīng)用面向服務(wù)SOA架構(gòu)，采用軟硬件解耦，通過標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口進(jìn)行交互，功能應(yīng)用層進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)不同的燈光秀功能定義，在最小范圍內(nèi)完成功能升級，以最快捷有效的方式來滿足市場用戶的需求。