汽车基础软件及国产现状
还记得在纯电车浪潮之前,那会儿现在叫的基础软件还叫底层软件,而且比较简单,也就包括芯片和外设的驱动、诊断和通信这些功能,那时大部分的控制器还没有引入OS,一个简单的while(1)解决。
在纯电和智能座舱、自动驾驶浪潮后,域控制器、中央计算单元、SOC引入汽车行业,再加上AUTOSAR标准越来越被行业接受,基础软件的叫法也越来越多。
汽车基础软件是啥呢?从定义来看,是用于实现汽车系统软硬件解耦,与用户应用功能无关,但提供汽车系统服务的一系列支撑的软件集合。通俗点讲就是板级芯片驱动、车载操作系统、Hypervisor和中间件。
01.操作系统
操作系统的概念大家多少有点了解,常用的就是ISO、Andriod系统,其主要提供任务管理、进程访问、中断处理、内存管理、文件系统等功能,满足用于实时性、安全性等需求。现在车载中常用的操作系统就是QNX、Linux和Android。
QNX是一个微内核、非开源、安全实时的操作系统。QNX系统是由加拿大QSSL公司开发,后在2004年被哈曼国际收购,2010年又转手到黑莓。由于QNX是微内核架构,所以内核就很小,只有几十KB。驱动程序、文件系统、网络协议栈、应用程序都在微内核之外的受保护的内存中运行,这样可以实现组件间的相互独立,避免踩内存导致的内核崩溃。这也是其安全性高、稳定性好、不易受病毒破坏的原因。另外QNX也是首款通过ISO26262 ASIL-D安全认证的实时操作系统。
但是由于其封闭性,导致应用生态比较弱,而且开发难度很大,还有就是授权费很高昂,举个例子,当你在使用QNX系统做开发时,遇到一些疑问时,想问一下技术支持,这个都是按小时收费的,而且费用很贵。
因此其常用在仪表、自动驾驶等对安全性要求很高的控制器上,下图是QNX系统的软件架构。
Linux是一款开源、功能强大的操作系统。Linux具有内核紧凑高效等特点,可以充分发挥硬件的性能。它相较于QNX的最大优势就是开源,具有很强的定制开发的灵活度,而且功能强大,但是其稳定性和安全性就比QNX要差不少,因此常用在信息娱乐、智能座舱中,不过也有实力比较强的,将其应用在自动驾驶等安全领域,比如特斯拉。
Android是发行版本的Linux,系统复杂,功能强大。由Google和开发手机联盟基于Linux开发的操作系统,其特点是开源、应用生态丰富、可移植性强,适合用在信息娱乐和智能座舱。
三个操作系统的整体对比如下图所示。
从主机厂选择信息娱乐系统的操作系统来看,国外主机厂偏向于基于Linux,而国内主机厂偏向于用Android,比如比亚迪的Dilink,小鹏的Xsmart OS,蔚来的NIO OS等都是基于Android来打造的,这些仅仅是更改上层应用,而不会更改内核相关的。
从上图可以看出,在车载操作系统领域,基本全是国外的,国内如何在该领域逐渐自研,掌握核心技术,首先这个肯定很难,毕竟QNX和Linux在操作系统领域已经积累的几十年。从头做基本是不可能。国内现在做自研操作系统的,基本都是基于Linux,然后逐步实现的,毕竟这么好的开源资源,为啥不用,强如Google不都是基于Linux来做的嘛,苹果的IOS也是基于UNIX来做的。
国内目前也有几家企业在从事操作系统的开发,比如国汽智控打造的ICVOS,支持自主可控的主流芯片以硬件平台,支持L~L4及泊车等自动驾驶应用定制化开发。
华为的智能驾驶操作系统AOS,2020年,TV莱茵集团向华为AOS颁发了软件安全产品ISO 26262:2018 ASIL-D等级认证证书,认证内容包括AOS内核、服务中间件等关键组件,满足车载领域最高安全等级应用的开发需求。华为AOS内核是华为完全自主研发的实时运行环境,具有创新型的架构,可满足车控领域高性能,高安全,高可靠的要求。服务中间件遵循AUTOSAR Adaptive Platform R19-11标准开发,是国内首个符合AUTOSAR Adaptive标准的服务中间件软件产品。另外在智能座舱领域,也推出了基于Linux深度定制的鸿蒙OS,在华为与塞力斯合作打造的问界M5上鸿蒙座舱获得了一致的好评。
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