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深研OS赋能车机生态推动软件、功能、车辆相互独立运行

来源:盖世汽车 2022-09-01 12:25 阅读量:9743   

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计算机常用作计量单位,代表从底层硬件到应用软件层的全栈系统其实汽车还在E/E分布式架构的时候,据说就搭载了上百台小电脑——ECU

伊莱比特合伙人管理亚洲区负责人顾春解释说,基于功能,ECU需要自下而上的开发,从硬件,操作系统,中间件到应用,OEM需要为整套系统买单。

从这个角度来说,软硬件的解耦其实也是一种节约成本的方式:通过AUTOSAR对OS和中间件的标准化,将整车装载的数百个ECU按照不同的功能分区,在同一基础上进行开发,既降低了供应商重复运维的难度,也使得主机厂不再为重复的零部件买单,可以形成一定程度的经济效益。

顾春认为,伴随着脱钩的深入,车载功能,软件操作平台,汽车平台之间的独立程度将向手机看齐,而车载级操作系统平台将是这一过程中的重要助推力。

操作系统:软件和硬件桥接放大器,电脑管家

操作系统是硬件之上的第一层软件,它提供了硬件和其他软件之间的接口它诞生于裸机编程难以满足系统需求,后期维护升级成本飙升的背景下它用于控制其他程序的运行,管理内存的分配,决定系统资源供求的优先级,以及一些基本的服务程序可以比作电脑大房子里的专属管家

在传统汽车行业中,ECU电子开发采用的OSEK OS是一种实时单核操作系统,旨在满足汽车电子可靠性,实时性和成本敏感性的要求AUTOSAR在OSEK OS的基础上提出了CP AUTOSAR OS,支持多核处理,对ECU使用的OS做出了相对统一的规范

适用于ECU的汽车操作系统有三种:基于QNX,Linux和Android根据ECU的主要功能划分,可分为车辆控制操作系统和车辆操作系统,其中车辆操作系统主要包括信息娱乐和智能驾驶舱,车辆控制操作系统可分为安全车辆控制和自动驾驶车辆控制

从发展的角度来看,汽车操作系统包括GPOS和RTOS前者可以实现在线多用户交互,后者必须保证能够在可预测的时限内响应外部事件或数据

具体来说,GPOS一般采用时间片轮换法,通过时钟中断或软中断的方式中断当前执行任务,抢占CPU控制器,调度任务并切换到新任务开始执行,一般用于娱乐系统的人机交互。

RTOS需要快速响应任务处理,并控制所有实时任务协调运行一般用于安防,车辆控制等领域,如QNX和VxWorks

一般来说,对于车载操作系统中的信息娱乐和智能驾驶舱部分,由于功能安全和信息安全要求不高,所以多基于Android/Linux开发,使用通用操作系统GPOS针对安全性和实时性要求高的自动驾驶控制器,一般基于Linux/QNX/VxWorks开发,使用RTOS实时操作系统

整车OS为汽车瘦身。

基于内核开发程度的不同,目前的汽车操作系统可以分为ROM汽车操作系统和定制操作系统。

汽车的ROM操作系统是基于Linux或Android有限开发的,不涉及系统内核的修改,所以难度较小,如宝马iDrive,小鹏Xmart OS,蔚来NIO OS等定制化操作系统是在内核基础上深度开发,覆盖内核到应用层面,开发成本高,难度大,如Tesla版,华为鸿蒙系统OS,AliOS等

伴随着汽车软件生态的发展,汽车操作系统与驾驶舱操作系统,智能驾驶操作系统一起逐渐向整车操作系统演进,汽车从操作系统层面由分布式智能提升到整车智能。

基于内核的改动和开发层次越深,操作系统的定制化程度越高,有助于用户体验车辆特性,真正实现软件定义车辆。

就开发方而言,整车级操作系统有助于将复杂的ECU整车网络抽象简化为单一设备,对车辆的生命周期进行管理,监督和更新,同时也能实现一定规模的经济效益:

分布式E/E架构不仅带来了海量的线束和传输问题,也增加了OEM和供应企业的成本在AUTOSAR统一规范之前,零部件企业要想开发一个控制windows的ECU,需要进行从应用,中间件,操作系统到硬件的全栈R&D,车企要为整套服务买单

分布式E/E架构进入功能集中的区域结构后,相同功能分区的ECU可以建立在共同的基础上AUTOSAR进一步统一了不同ECU共享的中间件和操作系统的标准,从而节省了开发和购买重复组件的成本,取得了一定程度的经济效益

以此类推,顾春提出,如果基于统一的车辆系统抽象来构建车辆平台,将车辆的功能开发从整车生命周期中分离出来,将通用部件从功能域扩展到整车的大部分系统,甚至整车使用,将会获得更大的经济效益。

顾春解释说,所谓抽象是软硬件解耦的进一步演化,将汽车分为可扩展的硬件平台,核心软件,中间件和边缘计算层,平台服务,应用和功能服务层,从原来的基于ECU的物理线传输网络,变成了应用程序之间使用API进行通信,独立于功能域,底层硬件和执行功能的ECU。

为什么功能,软件,车辆平台要解耦。

在整车功能开发与车辆生命周期脱钩之后,顾春设想,下一阶段,汽车行业将步入功能开发与软件平台生命周期脱钩,进而实现软件平台周期与车辆平台周期的脱钩最终的愿景是功能软件平台和车辆平台可以独立维护

这个过程类似于手机的应用生态不同的是,汽车功能应用,软件平台,车辆平台的生命周期相差甚远汽车功能维护升级的周期较短,而车载平台和软件平台受硬件限制,相对较长

顾春举例,预计2023—2029年,车辆平台迭代周期为3年,软件平台的版本更新将与车辆平台一对一,高度绑定相反,软件平台的维护周期为十年,车辆平台的维护周期以车辆寿命为限,一般为8~15年

对比手机行业,以iPhone6s为例即使设备停产,手机的软件平台也在继续升级,从IOS12升级到IOS15由此可见,目前汽车行业存在明显缺陷:无法在旧的车辆平台上升级软件平台,无法在旧的软件平台上实现新功能的兼容

顾春表示,软件平台与车辆平台生命周期的解耦,不仅丰富了用户体验,也在一定程度上延长了车辆在同一平台上的使用时间这就是汽车软件生态系统与手机行业接轨的意义

要实现功能级,软件平台和车辆平台的解耦,第一步是车辆级OS的建设和可持续运行顾春认为,应该从运维两个角度切入:从运营的角度来说,标准化是关键词,要统一车辆接口,系统概念,车辆功能,减少车载软件的变量从可持续运营的角度来看,维护是关键词,它将软件生命周期和车辆生命周期分开变量和版本管理通过可持续维护支持生态系统的构建

一般来说,构建和运行汽车操作系统需要三种方法论:Automotive OS这种软件平台可以将复杂的ECU车载网络抽象简化为单一设备,目的是将软件功能从车辆生命周期中分离出来,维护是其生存的关键:变量和版本管理通过可持续的维护来支持生态系统的构建。

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