中間件是位于操作系統和應用程序之間的軟件層。它使系統的應用組件能夠更靈活地部署和交互，讓軟件開發人員專注于開發其應用程序的業務邏輯上，而不將精力花費在不同軟件組件的連接上。尤其在智能駕駛域中，大量節點需要進行頻繁的信息交互，在多核異構的大算力架構下，融合來自不同傳感器的感知信息、核內通信、跨核通信、跨芯片通信、跨域通信，都需要通信中間件從中協調。

2023年3月14-16日，2023第四屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日上，華玉通軟聯合創始人兼研發副總裁畢曉鵬介紹，行業內主流的通信中間件解決方案之一是DDS，其由對象管理組織(OMG)進行定義，是基于DCPS（以數據為中心的發布訂閱）模型的一種中間件協議和API標準。

畢曉鵬表示，華玉通軟已推出的“雨燕”通信中間件(SWIFT DDS) 是國內首個基于OMG DDS標準完全獨立自主研發的高性能通信中間件，提供以數據為中心、描述分布式網絡環境下數據交互行為的實時通信服務，從架構到源代碼，完全獨立自主研發，未使用開源模塊。他強調，SWIFT DDS也是國內首個自主研發、通過ISO 26262 ASIL-D功能安全產品認證的DDS高性能通信中間件。

 華玉通軟聯合創始人兼研發副總裁畢曉鵬

以下是演講內容整理：

華玉通軟專注于智能駕駛基礎軟件的研發與創新，希望通過具備完全自主知識產權的底層核心技術，幫助客戶構建多源異構數據及上層應用之間高實時、高可靠、高安全的互聯互通。目前，華玉通軟已經推出了基于DDS標準研發的“雨燕”通信中間件(SWIFT DDS)，并與業內多家OEM和Tier 1達成了合作。華玉在去年的第三屆論壇上分享了SWIFT DDS的開發情況，本次則是與大家分享SWIFT DDS在智駕域上應用的最新進展。

智能駕駛中間件核心價值：提升效率與構建“橋梁”

對于汽車領域的軟件開發人員來說，中間件的價值在于為上層應用的開發提供底層操作系統無法覆蓋的服務。在軟件定義汽車的背景下，汽車上的軟件結構逐漸演進成自下而上的操作系統－中間件－應用軟件的分層架構。無論底層硬件是SOC還是MCU，硬件之上會有一層操作系統，如果運行了Hypervisor，那么多個核上可以運行多個獨立的操作系統。如果在操作系統之上，讓應用開發人員直接開發應用，可能會面臨很復雜的問題，比如說開發者除了調試自己的應用算法之外，還需要解決許多嵌入式的問題，也需要解決底軟和驅動的相關問題。

中間件的作用由此體現。應用開發人員只需要關注自己的算法模塊，其它的內容，例如通信、調度、診斷，都可以以服務調用的方式通過中間件實現。簡而言之，中間件在操作系統和上層應用之間作為“橋梁”存在，同時起到解耦和為上層應用提供必要服務框架的作用。華玉通軟提供的中間件服務和產品是幫助客戶在已有的底層環境上，以低成本高效率實現上層應用的開發、集成與部署。

智能駕駛中間件需要具備的五種核心價值：

第一，解耦。其中包括上層應用與底層操作系統和底層硬件之間的解耦，以及各個應用之間的解耦。

第二，統一架構模型，降低集成復雜度。

第三，上層開發者可以更多地關注應用開發，而不需要考慮底軟和通信等問題。

第四，高度靈活性。中間件需具備動態化、靈活性的配置方式。

第五，中間件最重要的價值在于提高上層應用開發與部署的效率。

實現智能駕駛快速量產，DDS需求持續增長

基于中間件的價值，智能駕駛領域中間件的核心需求是通信中間件。

通信中間件是一種軟件技術，用于在分布式系統中實現不同模塊之間的數據交互。在智能駕駛領域，通信中間件需要滿足多場景的需求，例如：支持各種傳感器設備的接入，保證海量多元異構數據的高穩定、高實時、高安全的傳輸（如點云或攝像頭大數據量通信），實現高頻信號的實時通信等。此外，通信中間件還要考慮數據安全、系統擴展性和穩定性等問題。DDS（Data Distribution Service）就是一種廣泛應用于智能駕駛領域的通信中間件解決方案。

根據與汽車領域不同客戶的廣泛交流，華玉發現市場在近年來對DDS的需求呈現出持續增長的趨勢。

例如在2021年，OEM和Tier 1關注DDS相比于SOME/IP等其他中間件方案的優勢；到了2022年，客戶已經比較認可DDS在智能駕駛領域的適用性；而到了今年，許多客戶在設計新一代軟件架構時，都將DDS作為解決全域通信以及車云通信的首選框架。

那么，為什么越來越多的主機廠在設計軟件架構時選擇DDS作為通信中間件解決方案？

第一，DDS實現“軟硬解耦”和“軟軟解耦”，提升算法應用開發部署效率。DDS作為一種以數據為中心（Data-Centric）和基于發布訂閱架構（Publish-Subscribe）開發的通信協議，與傳統的RPC（Remote Procedure Call）模式不同，使用DDS進行通信的每個模塊只需要發布和訂閱感興趣的數據即可，無需關心數據來源或去向，從而實現了算法模塊之間的解耦。

例如，一個做路徑規劃（Planning）的模塊，需要獲取起點信息、終點信息和障礙物信息，進行規劃后需要將規劃好的路徑發布給后續的其它模塊，開發者只需通過DDS進行主題（Topic）的訂閱和發布操作即可。具體來說，只需要在工程里面加入幾行代碼，分別訂閱“起點”、“終點”和“障礙物”三個主題，以及發布“路徑”主題。他們不必關心這些信息的來源和去向，從而實現了模塊之間的解耦。

第二，DDS具有更加靈活的QoS配置，這也是DDS受到客戶歡迎的原因之一。

DDS的每個QoS都是為實際場景設計的，例如當需要配置冗余時，如果用DDS做通信架構，只需要在配置文件里面改變Ownership的QoS配置，不需要在代碼端進行任何修改或重新編譯。再例如需要關注周期性信息的時效性時，只需要配置Deadline這個QoS，再在對應的回調函數中設置對于數據逾期的處理邏輯即可。

第三，DDS具有可移植性和互操作性兩大特點。首先，在DDS標準協議中，它對上層提供統一的標準接口，不同廠商的DDS產品都遵循相同的接口規范，便于應用的移植；其次，DDS對下層具備互操作性，不同廠商的DDS產品之間可以實現數據的交換和聯通。

總結而言，DDS越來越受到行業市場青睞的核心原因，是其可以滿足智能汽車軟件開發過程中所遇到的通信需求，包括諸如動輒幾十個進程之間的復雜場景下的數據通信、軟硬件解耦、通信可靠性和安全性等問題。更重要的是，DDS可以幫助主機廠以更短的時間、更低的成本，快速完成算法和應用的開發及部署，進一步加快智能汽車的大規模量產，滿足市場日益變化和更加多元的需要。

國產自主可控，SWIFT DDS應運而生

面對國內智能汽車行業對于DDS產品的日益增長的需求，華玉發布了國內首個基于DDS標準完全自主研發的高性能通信中間件——“雨燕”通信中間件（SWIFT DDS）。SWIFT DDS在整個開發過程中沒有參考任何開源代碼，實現了100%自主創新，在歷經3年多時間的打磨后，成為非常成熟、穩定的商業化DDS產品，并在與眾多客戶的合作過程中得到了驗證。去年SWIFT DDS通過了ISO 26262 ASIL-D級功能安全認證，也成為了國內首個自主研發并通過該認證的DDS產品。

SWIFT DDS的核心優勢包括以下幾點：

首先，SWIFT DDS強大的產品性能優勢。SWIFT DDS支持SOC+MCU雙版本，同其他開源產品相比，SWIFT DDS在延遲性、吞吐性、底層通信方式支持、CPU性能、內存占用等方面的表現更加優異，可以在常見的車載以太網下保持穩定高效地運行，并且隨著節點數增加，性能仍然保持穩定，避免了開源產品經常會出現的多節點崩潰或者運行緩慢等問題。除產品本身之外，華玉也按照DDS標準開發了一套完整的DDS功能包，包括QoS策略配置、DDS擴展模塊和DDS工具等。

第二，跨系統與跨平臺。SWIFT DDS的底層對硬件和操作系統進行抽象，目前已適配過市場上主流的車載操作系統和平臺，包括Linux、VxWorks、QNX、FreeRTOS、AUTOSAR AP、AUTOSAR CP、CyberRT、ROS2等多種操作系統；同時已成功部署在地平線“征程”系列、賽靈思ZU5、英偉達Orin、芯馳G9X、NXP S32G2、TI TDA4以及英飛凌TC397等芯片上。對于資源有限的MCU或者實時核上部署DDS，華玉提供全功能的實時版本SWIFT DDS-RT，同時可根據不同系統集成方案中對于通信的具體需求進行優化，兼顧資源占用和性能效率，并提供及時、專業、貼心的技術服務和售后保障。

第三，提供完整的工具鏈。為了客戶更加方便地使用SWIFT DDS產品，華玉研發了一整套DDS工具鏈。用戶可使用界面交互的方式進行傳輸數據類型的定義，DDS網絡配置，QoS配置，代碼自動生成，DDS實時監控以及錄包回放等功能。這一整套工具鏈可以實現對于DDS使用的全面覆蓋。

圖片來源：華玉通軟

第四，SWIFT DDS支持多種通信方式，包括UDP、TCP、共享內存、零拷貝、IPC核間通信等。用戶可以根據自己的需求，在配置文件中動態選擇合適的通信方式。

SWIFT DDS最大的核心優勢之一，是去年12月獲得了ISO 26262 ASIL-D級功能安全認證。這意味著作為國內首個自主研發且通過功能安全認證的商用DDS產品，SWIFT DDS可以為主機廠和Tier 1在開發智能駕駛通信系統軟件架構上提供更加可靠的安全保障，滿足客戶在量產階段對軟件功能安全的嚴苛要求。

SWIFT DDS作為成熟、穩定、且進入商用化的DDS產品，已經得到了客戶和市場的認可，并在智駕域、智能座艙域的多個場景中得到了驗證和應用，滿足整個域內以及域間通信的場景，包括智能駕駛域芯片間的通信、域內通信、域間通信，以及不同算法模塊之間溝通的需求，為智能汽車更快、更安全的量產提供堅實的基礎。

推出完整SWIFT DDS工具鏈，提升客戶使用便捷性

為了提升SWIFT DDS在使用中的便捷性，華玉開發了完整SWIFT DDS工具鏈，包括SWIFT DDS Configurator, Code Generator, Shape Demo, Monitor, Recorder&Replay, Automated Test Platform等。其中客戶最為關注的是以下幾個工具。

第一，SWIFT DDS Shape Demo通過交互圖形界面的形式可向用戶展示華玉DDS SWIFT中間件的完整通信過程，支持多種QoS配置，也支持與第三方廠商DDS的互聯互通，幫助客戶快速了解DDS協議內容，熟悉其發布-訂閱模式，展示SWIFT DDS高質量服務，并驗證SWIFT DDS的互操作性。

第二個是SWIFT DDS Monitor工具，可以實現對DDS系統的實時監控，并以圖形化的形式展示和列舉所有DDS節點的運行狀態以及每一層Entity的細節信息，其主要作用是在系統運行過程中，對于DDS通信狀態進行監控和診斷。

此外，華玉的SWIFT DDS Recorder & Replay工具，可以實現域內DDS通信數據的錄制和存儲，并在后期需要時進行回放，支持倍速播放的方式，滿足客戶在離線狀態下對于通信場景的仿真或者對于通信數據的需求。

除了SWIFT DDS以外，華玉還推出了完全自主研發的“云雀”執行管理中間件，為主機廠在系統程序及資源管理方面提供自主可控且具有高度可擴展性的解決方案，基于“以服務為中心”的設計思想，通過完善的程序生命周期管理和健康管理，保證系統運行的高度安全性。未來，針對智能汽車行業的需求，華玉將陸續研發其他核心中間件模塊，進一步打造完整的智能駕駛基礎軟件平臺，為客戶提供更加多元、精準和可靠的基礎軟件解決方案。

（以上內容來自華玉通軟聯合創始人兼研發副總裁畢曉鵬于2023年3月14日-16日在2023第四屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發表的《智駕域中間件的思考與應用》主題演講。）

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