车载软件的核心——操作系统国产车典型应用案例

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的工程师。
老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：
“
用自我委屈酿制自我感动，那不会有别的结果，那只能是自我囚禁、自我戕害，并且让“不可能理解”的人眼睁睁地看着一个自虐者自虐而束手无策。
”
本文主要分享关于车载操作系统中关键技术——车载软件的核心：操作系统国产车典型应用案例。
操作系统国产车典型应用案例
从2017年开始，一些国内供应商本土化研发的车用操作系统已经陆续在上汽、一汽、长安等OEM厂商的验证交付项目和研发量产项目中得到应用。现阶段，一些有代表性的基础软件供应商正在与国内主要OEM主机厂联合推动基于微内核和Safety Linux 的双内核智能驾驶操作系统的量产上车项目。
车用操作系统国产化，让软件定义汽车风口可以在国内兴起！
虚拟仪表量产项目

在这个项目( 图 2.3-12)中，基础软件供应商提供了Hypervisor、微内核RTOS和Safety Linux三大产品，其中，Hypervisor 提供半虚拟化功能并提供隔离保障，微内核 RTOS 运行紧急仪表，Safety Linux 上运行虚拟仪表。主要功能如下：
-> 提供快速启动方案，支持启动动画；
-> 提供图形引擎，支持 KANZI，达到 1080p/60fps；
-> 提供中控投屏视频与仪表画面的融合方案；
-> 提供仪表画质监控功能；
-> 提供业务稳定性监控功能，异常情况下及时切换到紧急仪表

双内核智能驾驶操作系统解决方案
现阶段，不论是微内核 RTOS，还是 Safety Linux 操作系统在智能驾驶领域都有一定的应用局限性，前者具备高功能安全等级，但缺乏完善的智能驾驶生态资源支撑，构建周期漫长；后者具备丰富的生态，但获得所需功能安全等级认证较难。考虑到这些问题，某厂家基于自研车用操作系统产品系列，推出基于微内核和 Safety Linux 的双内核智能驾驶操作系统解决方案 ( 图 2.3-13)，可完整兼顾智能驾驶对功能安全和丰富应用生态两方面要求，为汽车 OEM 主机厂快速落地智能驾驶项目提供强有力的支撑。

在 Microkernel RTOS+Safety Linux 的双内核方案中：
Hypervisor 支持的 Type-1 类型虚拟化技术可允许多个操作系统和应用共享硬件，实现安全分区隔离，支持硬件虚拟化和软件虚拟化。Hypervisor 支持全虚拟化和半虚拟化技术，通过与其 Microkernel RTOS的一体化设计，能够同时运行原生实时任务和虚拟机中的任务，提升整体性能。
智能驾驶场景中的数据融合、环境建模、路径预测、决策、规划、控制等相关业务由微内核 RTOS 承载，最高可保证 ASIL-D 级功能安全。微内核 RTOS 内核部分仅实现实时任务调度、时钟、中断、内存管理、IPC等基础功能，代码量小，运行速度快，安全性和稳定性高。

AI融合感知处理及算法类业务需要使用图形图像处理以及深度学习算法模型框架，对底层算力芯片的驱动适配要求也较高，这部分服务由 Safety Linux 承载，可充分利用其既有成熟的软硬件生态快速完成开发。Saftey Linux 支持 POSIX 标准中的大部分实时信号处理机制和功能，同时通过开源实时性 RT补丁，支持三级抢占，自旋锁主动释放，资源分区，任务可配置优先级，任务排他性绑核运行，无中断干扰，智能迁移等特性，增强实时调度能力。
同时，依托于某厂家微内核 RTOS 的ASIL-D级功能安全能力，通过在 Safety Linux 中部署健康监控代理，实时对 Safety Linux 的关键应用、内核和 BSP 进行异常监测和故障诊断，并根据故障等级和处理规则，控制其完成相应的失效处理，在一定程度上也可提升 Safety Linux 的功能安全。

另外，某厂家QNX微内系统应用案例
长城汽车集团旗下某厂家在其全栈自研的小魔盒3.0智能驾驶系统中，搭载了QNX OS for Safety 2.2操作系统，实现多种场景下的智能辅助驾驶。
众所周知，自动驾驶系统中有着大量的算法任务调度，海量的传感器数据交互，加上自动驾驶特有的应用场景，因此对操作系统有着非常严格的要求。对于操作系统而言，不但对实时性有着非常严格的要求，安全方面更是重中之重。QNX 作为嵌入式软件行业的领导者，全球汽车装载量超过 2.15 亿，它的微内核架构不仅保证了操作系统服务的硬实时性，并且在软件架构上也契合了 SOA 的软件开发思路，使得小魔盒在软件架构的设计上更简洁。QNX 功能安全更是其优势所在，OS for Safety 2.2 通过了ISO26262 ASIL-D认证，得益于此，小魔盒的安全认证变得更为简单。

车载OS是汽车之魂，尤其在智能汽车时代，汽车的终极形态将是智能终端、智能机器人、移动结合的第三空间，是新的生活场景形态，统一的、强大的车载OS将是最为关键的核心能力。在市场层面，我们判断系统的成功标志，短期取决于车企市场表现及搭载量；长期则需要建立稳定、强大、高粘性的服务生态，构建开发、应用、用户粘性、持续迭代的良性循环，才能打造成功的车载OS。

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