车载基础软件,引爆万亿市场安卓虚拟机中间件qnx软硬件操作系统世界纪录

智能电动汽车行业已经成为新一轮科技革命和产业革命的战略高地,中国智能电动汽车行业迎来了发展的黄金期,亿欧汽车预计,2025年中国智能电动汽车销量有望达1220万辆,在新能源汽车中的渗透率达80.1%。

汽车智能化趋势下,汽车软件代码量与复杂度在快速增长,亿欧智库预计到2025年,汽车软件代码量将达到5亿行。到2030年,软件在车企营收的占比将达到35%,中国汽车软件市场规模将达到3.44万亿元。

随着智能电动化进程推进,汽车从过去“出行代步工具”摇身一变成为“移动智能平台”,告别了传统的机械驱动,汽车朝着软件驱动方向一路狂奔。

主机厂的开发方式正从传统的软硬件集成开发向软硬件解耦的单独开发转变,汽车硬件体系逐渐趋于一致,软件逐步实现全栈化与完整化控制,“软件定义汽车”逐步成为汽车从业者们的共识。

“行业需要打破传统的封闭式开发模式,通过国/团标及创新技术研发建立统一的认识,避免汽车软件领域的‘卡脖子’风险,加快推进以中国智能汽车基础软件为核心的生态建设。”工业和信息化部装备工业一司司长王卫明曾公开指出。

中国汽车基础软件的建设是顺势而为,亦是势在必行。

过去汽车功能开发都是通过软件+硬件来实现的,软件和硬件之间缺少统一接口,同一功能在匹配不同车型时,硬件会产生差异,软件无法复用,同样的功能应用不同车型时必须重新进行软件的编译,因此基础软件这一概念应运而生。

车载基础软件就像汽车软硬件之间的桥梁,帮助汽车系统软硬件进一步解耦,为后续汽车系统服务提供可复用、稳定的软件支撑,其架构与性能直接影响上层应用的开发效率和质量,帮助实现上层软件的多功能应用与创新发展。

车载基础软件的三头六臂

如果说哪吒有三头六臂助它战无不胜,那么车载基础软件的三头六臂就是中间件、底层操作系统、车载芯片软件与虚拟机。

它们组成的车载基础软件上连应用软件下接芯片,帮助汽车软硬件进一步解耦。

中国汽车工程学会名誉理事长、中国电动汽车百人会理事付于武指出,2023年,中国汽车产业将迎来大考。

操作系统:系统软件层的基石

底层操作系统也叫做操作系统内核,提供了最为基础的功能,如任务管理、进程访问、中断处理、内存管理、文件系统等,从根本上决定了系统的性能和稳定性,是系统软件层的核心。

正如全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩所说,操作系统是比芯片更加迫切和致命的问题,是决定智能化、网联化胜负的关键。

由于开发难度大且安全性要求最高,市场竞争主要以QNX、Linux、Android为主,其中Linux与Android得益于其开源特性目前广泛应用于车载信息娱乐系统,QNX由于其稳定性与安全性更多地应用于车载仪表。

除了底层操作系统,还有广义操作系统,即按照对底层操作系统的改造程度可分为基础操作系统、ROM型操作系统与定制型操作系统。

基础操作系统,即前文提及的底层操作系统。ROM型操作系统不涉及内核更改,一般只修改更新系统自带的应用程序等。

如果说基础操作系统和ROM型系统对底层操作系统的改造只是小打小闹,定制型操作系统则是在基础型之上进行进一步的定制化开发,对内核、硬件驱动、运行环境等进行修改。

如斑马智行基于Linux进行独立操作系统研发,推出了AliOS。国汽智控打造的ICVOS智能汽车操作系统支持自主可控的主流芯片及硬件平台,支持L2-L4及泊车等自动驾驶应用定制化开发。

中间件:电子电气架构的润滑剂

“在软件定义汽车的趋势下,我们认为中间件是汽车E/E架构中的润滑剂和粘合剂。”大陆集团中国软件与系统开发中心的张建伟博士如是说。

中间件顾名思义,位于系统软件和应用软件之间,负责各类应用软件模块之间的通信以及对系统资源的调度。根据功能领域的不同具体可分为通信中间件、数据存储中间件、安全中间件等多种。

汽车智能化的过程,也是中间件从无到有的过程。从AutoSAR诞生,再到ROS2等多种顺应智能驾驶时代的中间件出现,中间件能力边界正逐步扩展。

2003年,宝马、博世、大陆、戴姆勒、福特、通用、PSA、丰田、大众等9家汽车企业一拍即合成立了AutoSAR组织。AutoSAR标准也随之而来,该标准定义了模型、组件、接口的标准描述,并提供了基本软件(BSW)规范,从而实现汽车软硬件解耦。

首先面世的是AutoSARCP,一般应用在传统车身控制领域,如引擎控制、制动系统等;2017年,AutoSARAP也应运而生,一般应用在自动驾驶、高级辅助驾驶、车载信息娱乐系统领域,正处于发展与完善阶段。

目前,国内许多公司正在从事AUTOSAR中间件的开发,如普华基础软件自主研发推出的ORIENTAISAUTOSAR,能为用户提供操作系统、底层驱动、通信协议栈、诊断协议栈、网络管理等基础软件模块及集成开发环境。东软睿驰带来的产品NeuSAR在行业内也可圈可点。除此之外,还有映驰科技、华玉通软等。

此外,与AUTOSARAP一样,ROS2也被运用于智能汽车中。ROS2的优势在于能够解决多个传感器产生大量数据等问题,但是缺点在于它不能满足车规级(ISO26262)要求,生态成熟度不够。

虚拟机:操作系统的隔离舱

随着E/E架构从分布式走向域集中式,汽车计算控制单元由单个ECU向高性能计算机转变,产生软件安全隔离的需求,虚拟机(Hypervisor)随之产生。虚拟机提供了一个相对隔离的环境,不会因为应用程序的漏洞给宿主造成威胁。

常说的虚拟机技术是指在操作系统里面模拟出另外的操作系统,使得多个操作系统在虚拟机的协调下共享硬件资源,同时保持各操作系统的独立性。

汽车智能化绕不开自动驾驶和智能座舱,而这两者都需要虚拟机的存在。以智能座舱为例,仪表功能需要采用实时操作系统QNX,而中控信息娱乐系统则需要强调生态的Linux和Android操作系统,由于操作系统对安全等级要求不尽相同,此时虚拟机就显得格外重要。在虚拟机的帮助下,符合车规级安全标准的QNX,Linux与Android可以共同运行。

目前常见的虚拟机包括QNXHypervisor、英特尔的ACRN、Mobica的XEN、大陆L4RE等。QNXHypervisor与ACRN目前在国内都有本土企业支持,如中科创达、南京诚迈等。

其中,QNXHypervisor是唯一通过ASILD的安全合规水平以及预认证水平的管理程序,具有高性价比与高安全性的优势,因此成为市场主流。

车载芯片软件:连接软硬件的接口

车载芯片软件也是车载基础软件的重要组成部分,车载芯片软件即芯片驱动。

对于高性能计算单元来讲,芯片驱动是指BSP(板卡支持包),位于操作系统内核与硬件之间的接口层,包含驱动程序、Bootloader、HAL(硬件抽象层)代码等。

BSP大多由软件企业(操作系统企业、中间件企业)提供,或与芯片企业联合研发。

汽车基础软件产业涵盖着操作系统企业、虚拟机企业、中间件企业和功能软件企业,随着智能汽车产业生态重塑,基础软件企业开始直接供应给主机厂,产业话语权逐渐增加。

结语

汽车计算平台正从“信号导向”转为“服务导向(SOA)”,软硬件解耦成为了大势所趋。这意味着软件工程师在修改或新增某一软件功能时,只需对上层服务组件进行代码编写,而无需进行底层软件重复开发,提高了效率。

作为汽车系统软硬件解耦的助推器和稳定器,车载基础软件能够为后续汽车系统服务提供可复用、稳定的软件支撑,上层软件的多功能应用与创新发展也将进一步实现。

随着汽车智能化趋势愈演愈烈,在国家顶层战略的引导下,越来越多科技公司和传统车企看到了基础软件的价值所在,纷纷加码汽车基础软件领域投资和布局,推动着一个新兴的万亿市场的到来。

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1.汽车也有操作系统吗?(上)——广义的汽车操作系统平常我们说操作系统,首先想起来的就是电脑上的操作系统windows,手机上的操作系统android,ios这些,那么汽车也有操作系统吗? 这里需要科普一下操作系统的概念,操作系统是用户和计算机的接口,同时也是计算机硬件和软件的接口,它能够让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,提供各种形式的用户界面,使用户有一个好的工作环境,https://www.yoojia.com/ask/17-12144509932127577235.html
2.一文读懂智能汽车操作系统汽车传输系统连接系统智能控制系统汽车操作系统是运行在异构分布硬件架构上的实时安全平台软件,提供整车及部件感知、规划、控制等功能框架并向上支撑智能网联驾驶生态的软件集合,是汽车智能计算基础平台安全、实时和高效运行的重要基础和核心支撑。 二、汽车操作系统分类 汽车操作系统包括安全车控操作系统、智能驾驶操作系统和智能座舱操作系统。 https://blog.csdn.net/Anghuikeji/article/details/143185641
3.汽车行业通用的软件架构汽车软件概念汽车行业通用的软件架构 汽车软件概念 一、前言: 一般看《计算机操作系统》的书籍,都会有进程(Process),线程(Thread)的概念。但是在嵌入式RTOS里面,比如应用于汽车软件的OSEK/VDX Operating System Specification 2.2.3规范里没有这两个概念,有的是任务(Task)。那么这三个概念是什么关系呢?本文阐述一下作者的理解。https://blog.51cto.com/u_16213714/11636521
4.《中国汽车基础软件发展报告5.0》解读本文节选自《中国汽车基础软件发展报告5.0》,本报告围绕汽车智能化发展趋势下的软件架构,探讨并关注如何在融入 AI 大模型的情况下,打造安全、可靠、稳定的开放式软件架构,以及该架构中的关键技术、实践案例与发展趋势,旨在为整车智能化软件产业链参与者提供有益的指导和参考。 https://www.eet-china.com/mp/a355280.html
5.车载电子电器架构——国产基础软件生态简介近几年,在汽车 “新四化” 趋势的带动下,软件对于汽车的重要性持续攀升。同时,汽车行业在新一代集中式 E/E 架构中的域控制器或车载计算平台所需的基础软件方面还存在空白,没有形成类似PC行业的 Windows 这种大一统,可供各家整车厂或 Tier1 使用的通用操作系统及中间件。 http://www.360doc.com/content/23/1024/09/78548535_1101431462.shtml
6.软件业务模式研究:汽车软件供应商的四种业务形态与收费模式作为国内最早研发国产车用基础软件的企业,普华基础软件于2010年发布了国内首个自主的汽车基础软件平台及工具链产品,并于2011年通过MBtech官方认证的OSEK标准;同时,在基础软件企业中还率先通过ASPICE3流程认证,拿到德国莱茵颁发的国内首张国产AUTOSAR车控操作系统平台ISO 26262 ASIL D产品认证。2013年,普华车用基础软件平https://www.dongchedi.com/article/7148300292948279823
7.软件定义汽车1—概述由于自身电子设计和机器视觉的背景,早期的项目经历,让我涉猎了各领域的技术,包括电子设计、嵌入式软件、互联网全栈、移动端 app、操作系统、渲染引擎、内核驱动、工业控制现场总线等,每一个部分都不敢说有多么精通,但都经历过实际的项目。对车这个领域,并不是专业出身,之前了解并不多,但为了能理解一帮传统汽车人在https://www.jianshu.com/p/120837904713