計算機常常被用作一種衡量單位，代表一套從底層硬件到應(yīng)用軟件層的全棧式系統(tǒng)。實際上，在汽車仍處于E/E分布式架構(gòu)時，就有說法稱其攜帶了幾百個小型計算機——ECU。

Elektrobit合作伙伴管理亞洲區(qū)負(fù)責(zé)人顧淳解釋道，基于功能，ECU需要進行從下至上，從硬件、操作系統(tǒng)（OS）、中間件、到應(yīng)用進行全棧式開發(fā)，OEM則需要為全套系統(tǒng)買單。

從這個視角去看，軟硬件解耦實際上是節(jié)省成本的一條路徑：通過AUTOSAR對于OS和中間件（MW）的標(biāo)準(zhǔn)化，全車裝載的幾百個ECU可以依據(jù)不同的功能分區(qū)，基于同一個基礎(chǔ)進行開發(fā)，既減少了供應(yīng)企業(yè)的重復(fù)作業(yè)和維護難度，也使得OEM也不再為重復(fù)部件買單，推而廣之可以形成一定程度的經(jīng)濟效益。

顧淳認(rèn)為，伴隨解耦程度的加深，車載功能、軟件操作平臺、汽車平臺之間互相獨立的程度會朝手機看齊，而整車級操作系統(tǒng)平臺將是這一過程的重要助推力。

圖片來源：Elektrobit 官網(wǎng)

操作系統(tǒng)：軟硬件橋梁&計算機管家

操作系統(tǒng)就是硬件之上的第一層軟件，提供硬件和其他軟件溝通的接口，它誕生于裸機編程難以滿足系統(tǒng)需求，后期維護和升級成本激增的背景下，被用以控制其他程序運行、管理配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、以及一些基本的服務(wù)程序，可以類比為計算機這個大宅院里兢兢業(yè)業(yè)的管家。

傳統(tǒng)汽車行業(yè)中，ECU電子開發(fā)所使用的OSEK OS（汽車電子開放系統(tǒng)及接口），是一個為滿足汽車電子可靠性、實時性、成本敏感性等需求而打造的實時單核操作系統(tǒng)，AUTOSAR基于OSEK OS提出CP AUTOSAR OS，支持多核處理，對ECU所使用OS進行相對統(tǒng)一的規(guī)范。

應(yīng)用于ECU的汽車底層操作系統(tǒng)主要分為三類：基于QNX、Linux、Android三大OS內(nèi)核搭建。根據(jù)ECU的主要功能分區(qū)不同，又分為車控操作系統(tǒng)和車載操作系統(tǒng)，其中車載操作系統(tǒng)主要包括信息娛樂和智能座艙，車控操作系統(tǒng)又分為安全車控（動力、底盤等）和自動駕駛車控。

從開發(fā)上區(qū)分，汽車操作系統(tǒng)包含GPOS（通用操作系統(tǒng)）和RTOS（實時操作系統(tǒng)），前者能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)機的多用戶交互，后者必須確保在可預(yù)測的時間限制內(nèi)，對外界的事件或者數(shù)據(jù)進行響應(yīng)。

具體而言，GPOS一般采用時間片輪轉(zhuǎn)法，通過時鐘中斷或者軟中斷的方式打斷當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)，搶奪CPU控制器，來進行任務(wù)調(diào)度并切換至新任務(wù)開始執(zhí)行，一般用于娛樂系統(tǒng)的人機交互。

RTOS需要對任務(wù)處理做出快速響應(yīng)，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行，一般用于安全、車控等領(lǐng)域，常見的有QNX、VxWorks等。

總的來說，針對車載操作系統(tǒng)中信息娛樂和智能座艙的部分，由于功能安全和信息安全要求不高，多基于Android/Linux進行開發(fā)，使用GPOS通用操作系統(tǒng)。針對有較高安全性和實時性要求的自動駕駛控制器，一般基于 Linux/QNX/VxWorks 進行開發(fā)，使用RTOS實時操作系統(tǒng)。

圖片來源：Elektrobit 官網(wǎng)

整車級OS為汽車“瘦身”

基于內(nèi)核的開發(fā)程度不同，目前的汽車操作系統(tǒng)又分為ROM汽車操作系統(tǒng)和定制性操作系統(tǒng)。

ROM汽車操作系統(tǒng)基于Linux或Android進行有限開發(fā)，不涉及系統(tǒng)內(nèi)核的修改，難度較低，比如寶馬iDrive，小鵬Xmart OS，蔚來NIO OS等等。定制性操作系統(tǒng)在內(nèi)核基礎(chǔ)上進行深度開發(fā)，覆蓋內(nèi)核到應(yīng)用程序?qū)用?，研發(fā)成本高、難度大，比如特斯拉Version，華為鴻蒙OS、AliOS。

隨汽車軟件生態(tài)的發(fā)展，汽車操作系統(tǒng)隨座艙操作系統(tǒng)、智駕操作系統(tǒng)逐步演進至整車操作系統(tǒng)，從操作系統(tǒng)層面推進汽車從分布式智能向整車智能邁進。

基于內(nèi)核所做的改動和開發(fā)程度越深，也就意味著操作系統(tǒng)的定制化程度越高，從而有助于在用戶端體驗車型特色，真正實現(xiàn)軟件定義汽車。

就開發(fā)端而言，整車級別的操作系統(tǒng)有助于將復(fù)雜的ECU車輛網(wǎng)絡(luò)抽象簡化為單個設(shè)備，對車輛的生命周期進行管理、監(jiān)督和更新的同時，也可以實現(xiàn)一定規(guī)模的經(jīng)濟效益：

分布式E/E架構(gòu)不僅帶來了巨量線束和傳輸?shù)膯栴}，還提高了OEM和供應(yīng)企業(yè)的成本，AUTOSAR統(tǒng)一規(guī)范前，零部件企業(yè)如果要開發(fā)一個控制車窗的ECU，需要從應(yīng)用、中間件、操作系統(tǒng)到硬件進行全棧研發(fā)，車企則要對整套服務(wù)買單。

從分布式E/E架構(gòu)進入功能集中區(qū)域化結(jié)構(gòu)后，同一功能分區(qū)的ECU可以基于共用基礎(chǔ)構(gòu)建，AUTOSAR進一步將不同ECU所共用的中間件和操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進行統(tǒng)一，由此節(jié)省了開發(fā)和購買重復(fù)組件的成本，實現(xiàn)了一定程度的經(jīng)濟效益。

圖片來源：Elektrobit

以此類推，顧淳提出，如果基于統(tǒng)一的車輛系統(tǒng)抽象分別構(gòu)建車輛平臺，把車的功能開發(fā)與整個車輛的生命周期進行分離，將公用部分從功能域范圍內(nèi)擴大至整車的大部分系統(tǒng)、甚至于整車進行使用，將實現(xiàn)更大規(guī)模的經(jīng)濟效益。

顧淳解釋，所謂“抽象”，是軟硬解耦的進一步演化，將汽車分為可擴展硬件平臺、核心軟件（操作系統(tǒng)部分）、中間件和邊緣計算層（Adaptive & Classic AUTOSAR, DDS, Android）、平臺服務(wù)、應(yīng)用與功能服務(wù)層，從原本基于ECU的物理線式傳輸網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂肁PI進行應(yīng)用程序之間的通信，不依賴功能域、底層硬件、以及功能執(zhí)行所在的ECU。

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為何要功能、軟件、車輛平臺兩兩解耦

整車功能開發(fā)與車輛的生命周期實現(xiàn)解耦后，顧淳設(shè)想，下一階段汽車行業(yè)將步入功能開發(fā)與軟件平臺生命周期的解耦，進而實現(xiàn)軟件平臺周期和車輛平臺周期的解耦，最終愿景是功能軟件平臺和車輛平臺可以分別獨立維護。

圖片來源：Elektrobit

這一進程同手機的應(yīng)用生態(tài)類似。不同的是，汽車功能應(yīng)用、軟件平臺、車輛平臺的生命周期相差甚遠(yuǎn)，汽車功能需要維護和升級的周期更短，車輛平臺和軟件平臺則受限于硬件，相對更長。

顧淳舉例，預(yù)計從2023年~2029年，車輛平臺的迭代周期是3年，軟件平臺的版本更新會同車輛平臺一一對應(yīng)并高度綁定。相對的，軟件平臺的維護周期為十年，車輛平臺的維護周期以汽車壽命為限，一般在8~15年。

圖片來源：Elektrobit

對比手機行業(yè)，以iPhone6s為例，即便設(shè)備停產(chǎn)（本機型平臺停止迭代），手機的軟件平臺仍然在持續(xù)升級，從IOS12升級到了IOS15?？梢钥闯觯囆袠I(yè)目前缺陷明顯：在舊的車輛平臺上無法進行軟件平臺升級，在舊的軟件平臺上也不能實現(xiàn)新功能的兼容。

顧淳表示，軟件平臺和車型平臺的生命周期解耦，不僅豐富了用戶的使用體驗，一定程度上也延長了在同一平臺車型上的使用時間，這是汽車軟件生態(tài)向手機行業(yè)看齊的意義。

要實現(xiàn)功能層面、軟件平臺、車輛平臺的解耦，第一步是整車級OS的構(gòu)建和可持續(xù)運行。顧淳認(rèn)為要從運行和維護兩個角度切入：從運行看，“標(biāo)準(zhǔn)化”是關(guān)鍵詞，需要統(tǒng)一車輛接口，統(tǒng)一系統(tǒng)概念和整車功能，減少車內(nèi)軟件的變量。從可持續(xù)運行看，“維護”是關(guān)鍵詞，分離軟件生命周期和車輛生命周期，變量和版本管理支持通過可持續(xù)的維護來構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。

總體而言，構(gòu)建和運行汽車操作系統(tǒng)需要三條方法論：Automotive OS這一軟件平臺能將復(fù)雜的ECU車輛網(wǎng)絡(luò)抽象簡化為單個設(shè)備，目的是分離軟件功能與車輛的生命周期，維護是其生存的關(guān)鍵：變量和版本管理支持通過可持續(xù)的維護來構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。

（以上內(nèi)容根據(jù)Elektrobit合作伙伴管理亞洲區(qū)負(fù)責(zé)人顧淳于2022年8月3日由蓋世汽車、AUTOSAR組織聯(lián)合主辦的2022第三屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發(fā)表的《汽車操作系統(tǒng)-未來汽車的創(chuàng)新驅(qū)動力》主題演講進行理解和整理。）

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