車控操作系統(tǒng)

我是穿拖鞋的漢子，魔都中堅(jiān)持長(zhǎng)期主義的汽車電子工程師。

老規(guī)矩，分享一段喜歡的文字，避免自己成為高知識(shí)低文化的工程師：

“

屏蔽力是信息過(guò)載時(shí)代一個(gè)人的特殊競(jìng)爭(zhēng)力，任何消耗你的人和事，多看一眼都是你的不對(duì)。非必要不費(fèi)力證明自己，無(wú)利益不試圖說(shuō)服別人，是精神上的節(jié)能減排。 無(wú)人問(wèn)津也好,技不如人也罷,你都要試著安靜下來(lái),去做自己該做的事.而不是讓內(nèi)心的煩躁、焦慮、毀掉你本就不多的熱情和定力。

時(shí)間不知不覺(jué)中，快要來(lái)到春末的五月。清晨起來(lái)，抬望眼處那份嫩綠，還是能讓人心生歡喜。

本文主要內(nèi)容如下：

1、車控操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

2、車控操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

3、車控操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

一、車控操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

車控操作系統(tǒng)是指用于控制汽車各種功能的軟件系統(tǒng)。它的發(fā)展歷程可以大致分為以下幾個(gè)階段：

1、早期的機(jī)械控制階段，汽車最初的控制系統(tǒng)由機(jī)械元件實(shí)現(xiàn)，如油門、剎車、離合器等。這些機(jī)械元件的設(shè)計(jì)和制造需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且容易出現(xiàn)故障；

2、電子控制階段，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車控制系統(tǒng)開(kāi)始采用電子元件，如傳感器、執(zhí)行器等。該方式能夠提高控制精度和可靠性，但仍然需要人工進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)；

3、網(wǎng)絡(luò)化控制階段，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，汽車控制系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，車控操作系統(tǒng)也出現(xiàn)了 AUTOSAR（Automotive Open System Architecture） 等標(biāo)準(zhǔn)通信中間件。該方式實(shí)現(xiàn)車輛與外部環(huán)境的信息交換和數(shù)據(jù)共享，提高了駕駛體驗(yàn)和安全性；

4、自主控制階段，近年來(lái)，人工智能技術(shù)的興起使得汽車控制系統(tǒng)開(kāi)始向自主控制方向發(fā)展。自主控制系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境和駕駛者行為，實(shí)現(xiàn)更加智能化的駕駛體驗(yàn)。

總之，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車控制系統(tǒng)不斷創(chuàng)新和升級(jí)，為駕駛者提供更加安全、便捷和智能的駕駛體驗(yàn)。

AUTOSAR是一種基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的汽車軟件架構(gòu)，它旨在促進(jìn)汽車電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成。AUTOSAR軟件的發(fā)展歷史可以大致分為以下幾個(gè)階段：在初期階段（2003-2006年）， AUTOSAR最初于2003年成立，由歐洲汽車制造商協(xié)會(huì)（ACEA）和汽車電子工程師協(xié)會(huì)（SAE）共同發(fā)起。在這一階段，AUTOSAR主要關(guān)注汽車電子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，推出了第一個(gè)版本的AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化階段（2006-2010年）， AUTOSAR在2006年發(fā)布了第二個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)，并開(kāi)始向全球范圍內(nèi)推廣。在這一階段， AUTOSAR不斷完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工具鏈，以支持更多的汽車制造商和供應(yīng)商使用AUTOSAR。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施及應(yīng)用階段（2010-2015年）：在AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)， AUTOSAR開(kāi)始關(guān)注基于標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用。 AUTOSAR推出了一系列的應(yīng)用指南和最佳實(shí)踐，幫助汽車制造商和供應(yīng)商更好地應(yīng)用AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)。 開(kāi)放平臺(tái)階段（2015年至今）：隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及， AUTOSAR開(kāi)始向開(kāi)放平臺(tái)方向發(fā)展。

AUTOSAR推出了一系列開(kāi)放平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)和工具，支持更加靈活和高效的汽車軟件開(kāi)發(fā)和集成?？傊?AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)是汽車電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和集成的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，它經(jīng)歷了從標(biāo)準(zhǔn)化到應(yīng)用再到開(kāi)放平臺(tái)的發(fā)展過(guò)程。隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)也在不斷升級(jí)和完善，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)需求。

車用Linux操作系統(tǒng)是指基于Linux內(nèi)核的汽車軟件操作系統(tǒng)，它具有開(kāi)放性、靈活性和可定制性等特點(diǎn)，是汽車電子系統(tǒng)中的重要組成部分。最初，車用Linux操作系統(tǒng)主要用于嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。在這一階段，Linux內(nèi)核被移植到了汽車電子系統(tǒng)中，但僅僅是作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的項(xiàng)目。在 2005 年左右，Linux開(kāi)始在汽車電子系統(tǒng)中得到更廣泛的應(yīng)用。

一些汽車制造商和供應(yīng)商開(kāi)始將 Linux 作為車載娛樂(lè)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等應(yīng)用的操作系統(tǒng)。在這一階段， Linux開(kāi)始逐漸成為車用操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，車用Linux操作系統(tǒng)開(kāi)始向開(kāi)放平臺(tái)方向發(fā)展。在這一階段，Linux開(kāi)始支持更多的汽車應(yīng)用，如自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等。同時(shí)，開(kāi)源社區(qū)也在不斷改進(jìn)和完善Linux內(nèi)核，以支持更廣泛的汽車應(yīng)用。總之，車用Linux操作系統(tǒng)是汽車電子系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)性質(zhì)到標(biāo)準(zhǔn)化再到開(kāi)放平臺(tái)的發(fā)展過(guò)程。隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，車用 Linux 操作系統(tǒng)也在不斷升級(jí)和完善，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)需求。

二、車控操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

車控操作系統(tǒng)是指用于控制汽車電子系統(tǒng)的軟件操作系統(tǒng)，它是汽車電子系統(tǒng)中的重要組成部分。車控操作系統(tǒng)采用縱向分區(qū)、橫向分層式架構(gòu)，并在邏輯層次上包含系統(tǒng)軟件和功能軟件框架，是車載智能計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)安全、實(shí)時(shí)、高效的核心和基礎(chǔ)。系統(tǒng)軟件創(chuàng)建復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)與Classic和Adaptive兩個(gè)平臺(tái)的兼容和交互。

功能軟件根據(jù)國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用特點(diǎn)，以及各類輔助駕駛/自動(dòng)駕駛功能的核心共性需求，明確定義和實(shí)現(xiàn)各共性子模塊，并進(jìn)行通用模塊定義和實(shí)現(xiàn)。 車控操作系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)處理和控制汽車各個(gè)部件的信號(hào)和數(shù)據(jù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)系統(tǒng)、安全氣囊等，以實(shí)現(xiàn)汽車的正常行駛和安全性能

車控操作系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1、實(shí)時(shí)性

車控操作系統(tǒng)需要保證對(duì)汽車各個(gè)部件的控制是實(shí)時(shí)的，以確保汽車的正常行駛和安全性能。實(shí)時(shí)性是車控操作系統(tǒng)最基本且至關(guān)重要的特點(diǎn)。由于汽車行駛過(guò)程中需要不斷地對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、剎車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，車控操作系統(tǒng)必須能夠快速響應(yīng)并實(shí)時(shí)處理這些數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)性確保了汽車能夠在各種路況和駕駛條件下保持穩(wěn)定和安全的行駛。

2、高可靠性

車控操作系統(tǒng)需要具備高可靠性，以確保汽車的穩(wěn)定性和安全性。車控操作系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到汽車的安全性和穩(wěn)定性。由于車控系統(tǒng)涉及車輛的眾多關(guān)鍵部件和功能，任何系統(tǒng)故障都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，車控操作系統(tǒng)必須具備高度的可靠性，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，減少故障發(fā)生的概率，并在故障發(fā)生時(shí)能夠采取適當(dāng)?shù)拇胧?，防止?duì)車輛和乘客造成損害。

3、高安全性

車控操作系統(tǒng)需要具備高安全性，以應(yīng)對(duì)各種潛在的安全威脅，如黑客攻擊、惡意軟件等。隨著汽車智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，車控操作系統(tǒng)面臨著越來(lái)越多的安全威脅。黑客攻擊、惡意軟件等都可能對(duì)車控系統(tǒng)造成破壞，影響汽車的正常運(yùn)行。因此，車控操作系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的安全防護(hù)能力，能夠抵御各種安全威脅，保護(hù)車輛和乘客的安全。這包括采用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)置訪問(wèn)控制防止未授權(quán)訪問(wèn)、定期更新安全補(bǔ)丁等措施。

4、可擴(kuò)展性

車控操作系統(tǒng)需要具備良好的可擴(kuò)展性，以支持不同類型和不同品牌的汽車電子系統(tǒng)。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，新的電子系統(tǒng)和功能不斷被引入到汽車中。因此，車控操作系統(tǒng)需要具備良好的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來(lái)可能出現(xiàn)的新型汽車電子系統(tǒng)?？蓴U(kuò)展性意味著車控操作系統(tǒng)能夠方便地集成新的功能模塊，支持不同類型和不同品牌的汽車電子系統(tǒng)，從而滿足汽車廠商和消費(fèi)者的多樣化需求。

目前，市場(chǎng)上主要的車控操作系統(tǒng)包括 AUTOSAR、車用Linux操作系統(tǒng)、車用QNX操作系統(tǒng)等。這些車控操作系統(tǒng)都具備高實(shí)時(shí)性、高可靠性和高安全性等特點(diǎn)，并且支持不同類型和不同品牌的汽車電子系統(tǒng)，以滿足汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新需求。

三、車控操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

安全車控操作系統(tǒng)國(guó)外發(fā)展較早，目前已經(jīng)開(kāi)展了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化工作，國(guó)內(nèi)目前主要處于跟隨狀態(tài)。2003年，寶馬、博世、大陸、戴姆勒、通用、福特、標(biāo)志雪鐵龍、豐田、大眾等9家企業(yè)作為核心成員，成立了一個(gè)汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)組織（簡(jiǎn)稱 AUTOSAR 組織），致力于建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，以減少汽車軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高靈活性和開(kāi)發(fā)效率。

AUTOSAR以O(shè)SEK/VDX為基礎(chǔ)，但涉及的范圍更廣。車控操作系統(tǒng)多基于經(jīng)典AUTOSAR，適用于控制類和安全性較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

AUTOSAR組織發(fā)展至今，得到了越來(lái)越多的行業(yè)認(rèn)可，目前已有超過(guò)180家的車、零部件、軟件、電子等領(lǐng)域的成員。 AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)由于采用開(kāi)放式架構(gòu)和代碼開(kāi)源方式，目前已經(jīng)成為國(guó)際主流的標(biāo)準(zhǔn)軟件架構(gòu)，它不僅提高了開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)放成本，同時(shí)保障了車輛的安全性與一致性。目前基于 AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，擁有完整的汽車軟件解決方案的企業(yè)主要有 Vector、KPIT、ETAS、DS以及被大陸收購(gòu)的伊萊比特和被西門子收購(gòu)的MentorGraphics。此外，寶馬、沃爾沃等汽車廠商都相繼推出了基于AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的車型。

智能駕駛操作系統(tǒng)將會(huì)成為自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，由于安全車控操作系統(tǒng)相對(duì)成熟，且智能駕駛操作系統(tǒng)部分包含安全車控操作系統(tǒng)，所以本文提到的車控操作系統(tǒng)主要是指智能駕駛操作系統(tǒng)。AUTOSAR組織為應(yīng)對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展推出了Adaptive AUTOSAR架構(gòu)。

目前普遍采用的車控操作系統(tǒng)底層內(nèi)核主要有Linux、QNX。

Linux最初是作為通用操作系統(tǒng)而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，但提供了一些實(shí)時(shí)處理支持，這包括大部分POSIX標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)時(shí)功能，支持多任務(wù)、多線程，具有豐富的通信機(jī)制等。

Linux也提供了符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)度策略。

QNX是一種商用的遵從POSIX規(guī)范的類Unix實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是符合分布式、嵌入式、可規(guī)模擴(kuò)展的硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

QNX遵循POSIX.1(程序接口）和POSIX.2 (Shell和工具）、部分遵循POSIX.1b（實(shí)時(shí)擴(kuò)展）。 QNX的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是它區(qū)別于其它操作系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。

Classic AUTOSAR R22.11

Classic AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)是為硬實(shí)時(shí)和安全要求嚴(yán)格的嵌入式系統(tǒng)的提出的AUTOSAR解決方案。

Classic AUTOSAR 將微控制器上的軟件抽象為三個(gè)軟件層：應(yīng)用程序、運(yùn)行時(shí)環(huán)境(RTE)和基本軟件(BSW)。其中 BSW 分為三個(gè)主要層：服務(wù)層、 ECU 抽象層和微控制器抽象層。應(yīng)用與應(yīng)用之間，以及應(yīng)用于 BSW 之間的通信都是經(jīng)過(guò)RTE完成數(shù)據(jù)交換，因此做到了應(yīng)用與硬件的完全獨(dú)立。

Adaptive AUTOSAR R22.11

Adaptive AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)是為高性能計(jì)算的ECU提出的解決辦法，用于自動(dòng)駕駛等。 Adaptive AUTOSAR平臺(tái)為AUTOSAR應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行環(huán)境ARA。使用兩種接口完成數(shù)據(jù)交換：服務(wù)和API。平臺(tái)由功能集群組成，這些集群按服務(wù)和自適應(yīng)AUTOSAR基礎(chǔ)進(jìn)行分組。

Adaptive AUTOSAR解決了新一代汽車高性能需求、連接性和持續(xù)軟件無(wú)線(OTA)更新帶來(lái)的新市場(chǎng)需求，它作為多個(gè)供應(yīng)商的軟件集成平臺(tái)，解決 Classic AUTOSAR經(jīng)典架構(gòu)的局限性，其為靈活性而設(shè)計(jì)的，以便在運(yùn)行時(shí)支持軟件更改。Adaptive AUTOSAR構(gòu)建在POSIX 操作系統(tǒng)之上，由不同的功能模塊組成，這些模塊被劃分在服務(wù)模塊和基礎(chǔ)模塊上,它的的通信是面向服務(wù)類型的，會(huì)將網(wǎng)絡(luò)綁定到 DDS或者SOME/IP使用以太網(wǎng)與其它ECU通信。

擱筆分享完畢！

愿你我相信時(shí)間的力量

做一個(gè)長(zhǎng)期主義者