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从发展史探究:汽车精彩推荐为什么需要操作系统?

时间:2018-03-11 15:09 来源:爱交通

讲讲汽车操作系统的过去和现状,然而未来如何,尚无定论。

 

随着阿里巴巴Alios和百度Apollo计划的轮番登台,“操作系统OperatingSystem” 似乎在一夜间成为了智能网联汽车的标配。事实真是如此吗?本文将简单的介绍下汽车操作系统的前世今生。

 

车载系统和电控系统

要谈汽车操作系统,首先得了解汽车电子。

 

传统汽车电子产品可归纳为两类:一类是车载电子设备,如仪表,娱乐音响、导航系统、抬头显示、车载通信、无线上网等等,这类系统不直接参与汽车行驶的控制决策,不会对车辆行驶性能和安全产生影响,通常统称为车载娱乐信息系统(In-Vehicle Infotainment,IVI)。

 

另一类是汽车电子控制装置,它们是车辆运动和安全防护的控制“大脑”,通过直接向执行机构(如电子阀门,继电器开关,执行马达等)发送指令以控制车辆关键部件(如发动机,变速箱,动力电池等)的协同工作,这类系统可以统称为电子控制单元(ElectronicControl Unit, ECU)。

 

常见的ECU包括EMS发动机电控系统,ABS制动防抱死控制、变速箱牵引力控制TCU、电子稳定控制EPS、电子动力转向EPS,新能源汽车整车控制VCU,电池管理系统BMS等。

 

为什么需要操作系统?

汽车操作系统是汽车电子软件的重要组成部分,但不是所有的汽车电子产品都需要操作系统。

 

从20世纪90年代开始,随着车载和电控系统功能的日益丰富以及汽车电子产品外部交互/接口标准的种类增加,这类基于微控制芯片的嵌入式电子产品逐渐需要采用类似个人电脑的软件架构以实现分层化,平台化和模块化,提高开发效率的同时降低开发成本。因此,汽车电子产品才逐步开始采用了嵌入式操作系统(EmbeddedOperating System)。

 

以车载娱乐信息系统为例,最早的数字收音机/CD播放器采用专用的音频解码芯片就能实现,后来实现数字化将可触摸液晶屏代替播放器开关、调节按钮,后来又增加了蓝牙电话功能,接着又集成了地图导航、倒车雷达影像,相应的实现这些功能的IVI嵌入式系统主CPU数据处理能力也逐步增强,从最早4位、8位发展到16位、32位到后来多核,引入嵌入式操作系统,就是有效分配CPU资源,对以上各种任务功能进行协同管理,并控制各项任务优先级别。

 

相比车载电子产品,电控系统通常需要闭环控制,这样就意味着需要响应更多的输入输出信号,任务调度更加复杂;另外,由于电控系统直接参与车辆行驶的管理,系统可靠性要求要更高,因此应用于电控单元ECU的嵌入式操作系统比车载电子产品的操作系统有更严苛的技术指标。

 

车载操作系统IVI-OS

早在2011年,咨询机构StrategyAnalytics对中国当时主流汽车主机厂和车载信息娱乐系统供应商进行了调研,报道了当时车载操作系统的生态圈,如图所示。随着中国汽车市场的持续增长带来的变化,该报告在2015年进行了部分更新,目前市场上用于车载系统的OS包括:

 

1. Android:开源操作系统,无授权费用对很多中低端车载电子产品开发商是有很大的吸引,但是版本升级过于频繁,开机启动时间长,系统稳定性不强而饱受诟病。

 

2. Microsoft:从定位工业应用WinCE到移动通信的Windows Embedded操作系统,由于相对稳定的性能和平(Dao)价(Ban)授权费用,深受众多从消费电子转型到后装导航市场的公司推崇,但市场份额持续下降。

 

3. QNX:曾经占据接近60%的市场份额,优惠的单机授权费用和良好的开发支持是主流国际汽车电子供应商愿意合作的原因,但随着其母公司Blackberry的凋落和其他免费竞争对手挑战,风光已不敌当年。

 

4. Wind River:功能强大覆盖多行业的硬实时操作系统,但授权和开发定制成本非常高,市场份额有限。

 

5. MicroItron:日资车型的主流汽车操作系统,但日系供应商也逐渐采用其他OS以满足不同市场的需要。

 

6. Linux:基于开源代码,稳定和易于裁剪,很多研发能力强的汽车主机厂和供应商在Linux基础上定制了自有的操作系统。

 

7. GENIVI:准确来说是一个标准联盟。以宝马为首的知名企业建立的应用于车载系统的开放式软件平台和操作系统,基于Linux平台,形成从研发到应用的闭环生态。

 

从发展史探究:汽车精彩推荐为什么需要操作系统?

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