全面自研DDS 华玉通软瞄准全域互通互联

美国汽车工程师协会(SAE)定义了无人驾驶的六个等级:从完全驾驶员控制的L0级到完全自动驾驶的L5级，对应中国工信部实施的汽车驾驶自动化等级:0到5级。两个标准的总体分类方法是相似的。级别越高，责任规划越倾向于从驾驶员向机动车转变。

图片来源:SAE官网

因此，自动驾驶系统的安全性成为智能驾驶向更高层次推进的核心挑战。

要实现高水平的安全，一方面需要部署更多精度更高的传感器，另一方面需要大的计算能力以及与大计算能力相匹配的底层硬件系统。这些需求正在推动汽车行业从E/E分布式架构向功能域和中央计算架构转变，汽车功能的集成进一步带来“硬件融合、软件定义”的行业呼声。

什么是“硬件融合，软件定义”？OEM厂商选择的芯片类型和域控制硬件平台趋于标准化，为“软件定义车辆”提供了前提。OEM基于服务和场景开发软件，通过OTA实现功能的快速迭代，从而满足日益多样化的市场需求。

在这个模型中，中间件扮演着非常重要的角色。对于多核异构底层计算架构，中间件可以提供操作系统无法覆盖的服务需求，如提供通信、调度、时间同步、诊断等功能；对于应用层，中间件可以提供标准的API接口，简化了应用开发、集成和重用的难度。

一般来说，中间件是介于操作系统和应用程序之间的软件层。它使系统的各种组件能够更灵活地部署和交互，并允许软件开发人员专注于开发其应用程序的业务逻辑，而不是将精力花费在不同软件组件的连接上。

华宇通软联合创始人毕肖鹏提出，中间件不仅可以实现软硬解耦，软件和操作系统解耦，而且是进一步实现软解耦的关键。尤其在智能驾驶功能领域，大量节点需要频繁的信息交互。在多核异构计算架构下，需要通信中间件来协调来自不同传感器的感知信息的整合、核间通信、核间通信、芯片间通信和域间通信。

毕肖鹏，华宇软通联合创始人

DDS作为通信中间件主流解决方案的优势

毕肖鹏介绍，目前业界主流的通信中间件解决方案是DDS(Data Distribution Service，数据分发服务)，由对象管理组织OMG定义，是基于DCPS(Data-centric publish and subscribe，以数据为中心的发布和订阅)模型的中间件协议和API标准。

图片来源:华宇通软

首先，DDS强调以数据为中心。不同于其他以消息为中心的通信中间件，DDS可以知道数据类型，控制和共享这些数据，并基于对传输内容的理解，为业务逻辑开发者提供灵活的通信逻辑控制方法，如基于内容的过滤。

其次，DDS将提供丰富的QoS(服务质量)配置选项，用户可以根据具体的智能驾驶应用场景选择最优的通信策略，如可靠性、耐用性等。

使用QoS的好处是，工程师在面对不同的应用场景时，不必通过代码练习相应的通信逻辑。比如配置冗余时，不需要协调不同节点之间的逻辑，配置合适的QoS可以帮助订阅者自动订阅信息，在主节点和冗余节点之间切换。

QoS是DDS在动态、苛刻和不可预测的复杂环境中提供灵活和自适应的数据传输服务的关键因素。毕表示，除了协议中的标准配置，华宇软交换目前已经扩展到60~70种QoS策略服务。

此外，DDS还具有动态发现、高可扩展性、高可扩展性、无单点故障、应用可移植等优点。

DDS的另一个重点是动态发现。动态发现机制大大增强了DDS应用的扩展性和可移植性，实现了大家广泛需要的“即插即用”。在应用上线或下线之前，不需要通知任何服务提供商或数据交互节点，只需要发布或订阅自己感兴趣的话题，就可以完成话题对应数据的发送和接收。DDS实体(包括参与者与参与者、写者与读者)之间的相互发现和匹配都在底层DDS发现机制中实现，最大程度上实现了用户应用层的解耦。

毕肖鹏认为，大部分非DDS通信中间件只是完成信息从发布者到订阅者的传递，而以数据为中心的DDS可以简化应用层的逻辑开发或集成，包括通信安全，工程师可以通过配置灵活添加身份认证、读写权限、信息加密等安全模块属性。

图片来源:华宇通软

综上所述，DDS可以最大程度的帮助用户实现通信自动化，实现“即插即用”。在工程系统部署和未来架构扩展中，使用DDS可以大大降低整体工作量和系统复杂度。

华宇推出“雨燕”通信中间件，实现全面自研。

……智能网联时代，车辆从单一个体变成了数字网络生态的一部分，车路协同、车车通信成为必由之路。继续使用海外软件厂商提供的开源DDS和DDS产品，会遇到信息安全方面的潜在挑战。毕肖鹏认为，在当前国际形势下，发展关键领域的自主研究，实现国内自主可控非常重要。这也是华宇通软在几年前就开始在智能驾驶领域部署DDS和开发高性能通信中间件技术的一大驱动因素。

此外，DDS本身技术壁垒较高，华宇软件的全面自研也将有助于满足客户在DDS软件成型后期工程化阶段的定制需求:多核传输、不同操作系统下的QoS定制、复杂场景下的稳定性、与AUTOSAR CP和AUTOSAR AP的集成。

图片来源:华宇通软

经过多年的技术积累，华宇软通建立了DDS自研的技术壁垒。毕肖鹏表示，目前华宇通软推出的“SWIFT DDS”是国内首个基于DDS标准自主研发的高性能通信中间件，提供以数据为中心，描述分布式网络环境下数据交互行为的实时通信服务。从架构到源代码，完全自主开发，不使用开源模块。

“Swift”在操作系统层可以适配Linux、QNX、VxWorks、Android、AUTOSAR AP/CP、FreeRTOS等实时操作系统，硬件层可以适配英伟达Orin、恩智浦S32G、TI TDA4、英飞凌TC39x常用的芯片。华宇提供的Swift通信中间件产品包括核心软件和工具链两部分。核心软件主要包括SWIFT DDS-RT的标准版本和DDS Security等协议扩展模块。工具链包括服务和功能，例如数据类型定义、通信系统配置、通信监控、数据包记录和回放以及自动代码生成。

除了Swift的标准版，华宇软件还特别提供了Swift的实时版，供用户在资源有限的MCU或异构芯片的R核或M核上部署DDS和支持通信。这两个版本都将提供非削波、全功能DDS逻辑实现和QoS完整性策略。华宇还提供DDS的所有扩展模块和一整套工具链支持，旨在帮助客户在实际应用中实现软件全生命周期的高效集成和部署。

“雨燕”通讯中间件产品结构图图片来源:华宇软件

“Swift”的四大优势旨在全球互联互通

Swift通信中间件的核心优势是什么？毕肖鹏围绕华宇目前在OEM和Tier1的工作实践做了如下总结:

第一，性能优秀。搭载NVIDIA的芯片进行定量测试。相比DDS开源版本，“雨燕”的延迟更低，数据吞吐量更大，更重要的是多节点运行时，CPU等资源的份额更稳定。

图片来源:华宇通软

第二，通信安全。Swift的安全模块可以帮助客户实现身份认证、信息加密、访问控制等多重安全机制，并允许细粒度配置。不需要应用开发工程师自己开发通信安全逻辑，因为可以直接在配置文件中调整安全机制选项，也避免了反复编译修改代码带来的复杂性。

第三，适应能力强。Swift支持多种底层通信模式，包括UDP/IP、TCP/IP、共享内存、零拷贝和核间通信。目前华宇也在推进DDS和TSN的结合。对于汽车平台生态系统，华域还分别在AUTOSAR CP和AUTOSAR AP上进行了整合，让客户可以更加灵活地选择。

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图片来源:华宇通软

第四，落地体验。毕肖鹏表示，华宇软件已与多家头部主机厂和一级企业进行定点合作，在各种硬件平台和复杂应用场景下开展了Swift通信中间件和工具链的实际验证，并根据客户需求提供定制化解决方案，积累了丰富的工程经验。

图片来源:华宇通软

毕肖鹏表示，华宇软件的初衷是专注于智能驾驶基础软件的研发和创新。“希望通过完全自主知识产权的底层核心技术，帮助客户构建新电子电气架构下的互联互通。”华宇通软将基于成熟的“Swift”通信中间件产品，逐步集成包括确定性调度、执行管理、升级管理等中间件模块，支持不同的操作系统和硬件平台，为上层应用提供安全、实时的运行环境，并以完全独立的基础软件平台为软件定义的汽车提供坚实的底层支持。

(以上内容根据华宇软件联合创始人毕博士在2022年8月4日由Gaspar和AUTOSAR联合主办的第三届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日上发表的主题演讲《高性能通信中间件在智能驾驶中的应用》理解和整理。)美国汽车工程师协会(SAE)定义了无人驾驶的六个等级:从完全驾驶员控制的L0级到完全自动驾驶的L5级，对应的是中国工信部实施的汽车驾驶自动化等级:0到5级。两个标准的总体分类方法是相似的。级别越高，责任规划越倾向于从驾驶员向机动车转变。

图片来源:SAE官网

因此，自动驾驶系统的安全性成为智能驾驶向更高层次推进的核心挑战。

要实现高水平的安全，一方面需要部署更多精度更高的传感器，另一方面需要大的计算能力以及与大计算能力相匹配的底层硬件系统。这些需求正在推动汽车行业从E/E分布式架构向功能域和中央计算架构转变，汽车功能的集成进一步带来“硬件融合、软件定义”的行业呼声。

什么是“硬件融合，软件定义”？OEM厂商选择的芯片类型和域控制硬件平台趋于标准化，为“软件定义车辆”提供了前提。OEM基于服务和场景开发软件，通过OTA实现功能的快速迭代，从而满足日益多样化的市场需求。

在这个模型中，中间件扮演着非常重要的角色。对于多核异构底层计算架构，中间件可以提供操作系统无法覆盖的服务需求，如提供通信、调度、时间同步、诊断等功能；对于应用层，中间件可以提供标准的API接口，简化了应用开发、集成和重用的难度。

一般来说，中间件是介于操作系统和应用程序之间的软件层。它使系统的各种组件能够更灵活地部署和交互，并允许软件开发人员专注于开发其应用程序的业务逻辑，而不是将精力花费在不同软件组件的连接上。

华宇通软联合创始人毕肖鹏提出，中间件不仅可以实现软硬解耦，软件和操作系统解耦，而且是进一步实现软解耦的关键。尤其在智能驾驶功能领域，大量节点需要频繁的信息交互。在多核异构计算架构下，需要通信中间件来协调来自不同传感器的感知信息的整合、核间通信、核间通信、芯片间通信和域间通信。

毕肖鹏，华宇软通联合创始人

DDS作为通信中间件主流解决方案的优势

毕肖鹏介绍，目前业界主流的通信中间件解决方案是DDS(Data Distribution Service，数据分发服务)，由对象管理组织OMG定义，是基于DCPS(Data-centric publish and subscribe，以数据为中心的发布和订阅)模型的中间件协议和API标准。

图片来源:华宇通软

首先，DDS强调以数据为中心。与其他以消息为中心的通信中间件不同，DDS可以知道数据类型，控制和共享这些数据，并基于对传输内容的理解，为业务逻辑开发者提供灵活的通信逻辑控制方法，如基于内容的过滤。

其次，DDS将提供丰富的QoS(服务质量)配置选项，用户可以根据具体的智能驾驶应用场景选择最优的通信策略，如可靠性、耐用性等。

使用QoS的好处是，工程师在面对不同的应用场景时，不必通过代码练习相应的通信逻辑。比如配置冗余时，不需要协调不同节点之间的逻辑，配置合适的QoS可以帮助订阅者自动订阅信息，在主节点和冗余节点之间切换。

QoS是DDS在动态、苛刻和不可预测的复杂环境中提供灵活和自适应的数据传输服务的关键因素。毕表示，除了协议中的标准配置，华宇软交换目前已经扩展到60~70种QoS策略服务。

此外，DDS还具有动态发现、高可扩展性、高可扩展性、无单点故障、应用可移植等优点。

DDS的另一个重点是动态发现。动态发现机制大大增强了DDS应用的扩展性和可移植性，实现了大家广泛需要的“即插即用”。在应用上线或下线之前，不需要通知任何服务提供商或数据交互节点，只需要发布或订阅自己感兴趣的话题，就可以完成话题对应数据的发送和接收。DDS实体(包括参与者与参与者、写者与读者)之间的相互发现和匹配都是在底层DDS发现机制中实现的，最大程度上解耦了用户应用层。

毕肖鹏认为，大部分非DDS通信中间件只是完成信息从发布者到订阅者的传递，而以数据为中心的DDS可以简化应用层的逻辑开发或集成，包括通信安全，工程师可以通过配置灵活添加身份认证、读写权限、信息加密等安全模块属性。

图片来源:华宇通软

综上所述，DDS可以最大程度的帮助用户实现通信自动化，实现“即插即用”。在工程系统部署和未来架构扩展中，使用DDS可以大大降低整体工作量和系统复杂度。

华宇推出“雨燕”通信中间件，实现全面自研。

……智能网联时代，车辆从单一个体变成了数字网络生态的一部分，车路协同、车车通信成为必由之路。继续使用海外软件厂商提供的开源DDS和DDS产品，会遇到信息安全方面的潜在挑战。毕肖鹏认为，在当前国际形势下，发展关键领域的自主研究，实现国内自主可控非常重要。这也是华宇通软在几年前就开始在智能驾驶领域部署DDS和开发高性能通信中间件技术的一大驱动因素。

此外，DDS本身技术壁垒较高，华宇软件的全面自研也将有助于满足客户在DDS软件成型后期工程化阶段的定制需求:多核传输、不同操作系统下的QoS定制、复杂场景下的稳定性、与AUTOSAR CP和AUTOSAR AP的集成。

图片来源:华宇通软

经过多年的技术积累，华宇软通建立了DDS自研的技术壁垒。毕肖鹏表示，目前华宇通软推出的“SWIFT DDS”是国内首个基于DDS标准自主研发的高性能通信中间件，提供以数据为中心，描述分布式网络环境下数据交互行为的实时通信服务。从架构到源代码，完全自主开发，不使用开源模块。

“Swift”在操作系统层可以适配Linux、QNX、VxWorks、Android、AUTOSAR AP/CP、FreeRTOS等实时操作系统，硬件层可以适配英伟达Orin、恩智浦S32G、TI TDA4、英飞凌TC39x常用的芯片。华宇提供的Swift通信中间件产品包括核心软件和工具链两部分。核心软件主要包括SWIFT DDS-RT的标准版本和DDS Security等协议扩展模块。工具链包括服务和功能，例如数据类型定义、通信系统配置、通信监控、数据包记录和回放以及自动代码生成。

除了Swift的标准版，华宇软件还特别提供了Swift的实时版，供用户在资源有限的MCU或异构芯片的R核或M核上部署DDS和支持通信。这两个版本都将提供非削波、全功能DDS逻辑实现和QoS完整性策略。华宇还提供DDS的所有扩展模块和一整套工具链支持，旨在帮助客户在实际应用中实现软件全生命周期的高效集成和部署。

“雨燕”通讯中间件产品结构图图片来源:华宇软件

“Swift”的四大优势旨在全球互联互通

Swift通信中间件的核心优势是什么？毕肖鹏围绕华宇目前在OEM和Tier1的工作实践做了如下总结:

第一，性能优秀。搭载NVIDIA的芯片进行定量测试。相比DDS开源版本，“雨燕”的延迟更低，数据吞吐量更大，更重要的是多节点运行时，CPU等资源的份额更稳定。

图片来源:华宇通软

第二，通信安全。Swift的安全模块可以帮助客户实现身份认证、信息加密、访问控制等多重安全机制，并允许细粒度配置。不需要应用开发工程师自己开发通信安全逻辑，因为可以直接在配置文件中调整安全机制选项，也避免了反复编译修改代码带来的复杂性。

第三，适应能力强。Swift支持多种底层通信模式，包括UDP/IP、TCP/IP、共享内存、零拷贝和核间通信。目前华宇也在推进DDS和TSN的结合。对于汽车平台生态系统，华域还分别在AUTOSAR CP和AUTOSAR AP上进行了整合，让客户可以更加灵活地选择。

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图片来源:华宇通软

第四，落地体验。毕肖鹏表示，华宇软件已与多家头部主机厂和一级企业进行定点合作，在各种硬件平台和复杂应用场景下开展了Swift通信中间件和工具链的实际验证，并根据客户需求提供定制化解决方案，积累了丰富的工程经验。

图片来源:华宇通软

毕肖鹏表示，华宇软件的初衷是专注于智能驾驶基础软件的研发和创新。“希望通过完全自主知识产权的底层核心技术，帮助客户构建新电子电气架构下的互联互通。”华宇通软将基于成熟的“Swift”通信中间件产品，逐步集成包括确定性调度、执行管理、升级管理等中间件模块，支持不同的操作系统和硬件平台，为上层应用提供安全、实时的运行环境，并以完全独立的基础软件平台为软件定义的汽车提供坚实的底层支持。

(以上内容根据华宇软件联合创始人毕博士在2022年8月4日由Gaspar和AUTOSAR联合主办的第三届软件定义汽车论坛暨AUTOSAR中国日上发表的主题演讲《高性能通信中间件在智能驾驶中的应用》理解和整理。)

标签：DS发现合创

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