科技巨头们扎堆车载系统,QNX车机底层操作系统

2019-08-26 作者:澳门威尼斯人彩票平台   |   浏览(138)

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最近有关BAT在汽车领域的新闻可是接二连三。11月16日,百度将DuerOS车载版独立,推出了阿波罗小度车载系统;11月8日,腾讯推出了AI in Car车载系统;10月份的云栖大会上,阿里与上汽合资公司斑马网络的斑马车载系统也升级到了2.0版本。

科技世界网     发布时间:2017-05-13    车载操作系统(AutomoTIve OperaTIng System,简称AOS)是管理和控制车载硬件与车载软件资源的程序系统,是直接运行在AB上的最基本的系统软件,任何上层软件,HMI,数据连接都必须在操作系统的支持下才能运行。 车载操作系统是用户和车载硬件的接口,同时也是车载硬件和上层软件的接口。车机操作系统的功能包括管理车载系统的硬件、软件及数据资源,控制程序运行,改善人机界面,为上层软件提供支持,让车机系统的资源,以及接收到数据、信号、音频、视频最大限度地发挥作用,提供各种形式的用户界面,使驾驶员有一个好的驾驶环境,并有效的提供辅助驾驶、半自动驾驶、甚至自动驾驶。 实际上,驾驶员是不需要了解操作系统的,车载操作系统管理着车机硬件资源,同时按照应用程序的资源请求,分配资源,如:划分AB资源,RAM空间的分配,处理声音、视频信号,时间管理,电源管理等,然后给每个ECU发送正确的指令,使汽车高效安全地驾驶。 那么就让小编带领大家纵览以下AB所需要的操作系统,其中包括WinCE,Linux,Android,QNX,iOS等等。

全球车载电子软件平台领导厂商QNX软件系统有限公司近日推出用于信息娱乐系统的QNX CAR™ 平台的全新版本,可帮助信息娱乐系统开发人员利用更为广泛的移动应用和内容。

汽车公司的战场正逐渐从引擎盖下方挪至仪表盘背后。发动机马力和加速度,这些买车时最优先考量因素的权重逐步下降,相反,整车厂正借助各自的车载信息娱乐系统实现差异化竞争。

一个个互联网大佬在下半年都瞄准了车载系统,这里面到底是有什么新机遇?

1. WinCE:

WinCE是微软1996年微软发布的嵌入式操作系统市场的产品,直到2002年,WinCE4.1的发布,才取得了成功,今天WinCE已经发展到7.0。但是随着Linux和Android的冲击,据说微软已经准备放弃对WinCE的维护,而准备如同苹果一样,从Windows 10以后,一款操作系统支持所有的平台,PC,Notebook,Palm,Phone,AutomoTIve等等。虽然WinCE马上可能会成为历史,但是毫无疑问它为车载VOS的起步奠定了宝贵的基础,大家还是要了解一下它的架构。 VOS中典型采用的WinCE 6.0系统架构,实现为一种分层的架构,分别由内核模式层和用户模式层组成。其架构图如下: 主要特点如下: 32位多任务嵌入式操作系统。 多任务抢占、硬实时。 支持的处理器体系结构:ARM, x86, SH4, MIPS等。 组件化开发。 Based on Win32 API Set,桌面系统的一个扩展子集,超过2000个函数可以使用。 互联网协议融合。 因为WinCE提供了多媒体功能模块,且实时性方面表现出色,且当时Windows应用开发便利,有很多的商业化产品和服务,同时提供大量的开发包和调试工具(Debug Tools),所以在当时其他操作系统不够成熟的情况下,在车载导航、娱乐上算是一枝独秀,所以当时基本上都称车载主机为车载导航或者车载娱乐系统。 但是,随着需求的增多,用户需求的改变,其他操作系统的成熟。WinCE高度模块化的开发流程,使得开发用户越来越少,应用越来越匮乏,所以WinCE也慢慢退出了VOS的舞台。

QNX CAR平台已经支持两个最流行的移动应用开发开放标准――HTML5和OpenGL® ES。而全新2.1平台则还将支持Android应用,以及建立在Qt® 5应用框架上的应用软件和人机界面。

正如App之于iOS和Android系统,软件对汽车公司而言也变得越发重要。下一个操作系统之争将发生在车内。随着苹果和谷歌相继“入侵”车载系统,QNX将是他们无法规避且不容忽视的强大对手。

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2. Linux:

对于计算机开发人员来说,Linux的出世可以说普大喜奔。因为它是在GNU公共许可权限下免费获得的,是一个符合POSIX标准的操作系统。最最主要的是它是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统。 Linux以它的高效性和灵活性著称,是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议,支持32位和64位硬件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面,如同大家使用Windows一样,允许使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。 同时Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统,Linux的架构如下: 容易让人误解的是,小编或者网络中大家说的Linux,其实是指代的是Linux kernel。因为Linux操作系统因为发行方的不一样,有着不同的发行版,譬如说Ubuntu,Debian,Fedroa,RedHat等等。每个发行厂商根据不同的Linux Kernel版本,发布自己的新版本。 而在VOS上,大多数车机的OEM厂商是基于Linux Kernel LTS版本,然后自己通过裁剪和配置,完成车载操作系统的开发。因为一般LTS发布版本,将会提供 2 年的支持。所以稳定性更好,成熟度更高。 Linux操作系统结构设计偏重于可靠性和网络设计,所以在后台操作系统中占据着领先地位。现在IT基础设施从服务器和数据中心移动到了云端,而云运行在 Linux 上。即使是在微软 Azure 上,2016 年的时候超过 1/3 的虚拟机运行在 Linux 上。 但是Linux的普及范围小和开发难度大,限制了它在车载导航和车载娱乐上的发展。但是随着车联网、ADAS的介入,对可靠性以及网络设计的需求,也许Linux会异军突起,成为VOS的热门系统。

QNX软件系统有限公司高级汽车产品市场经理Andy Gryc表示:“汽车厂商需要开发利用移动应用社区的快速创新,这是保持车辆拥有极具吸引力的新功能、与消费者息息相关最为可靠的方式,并最终打造更高的品牌忠诚度。从一开始,用于信息娱乐系统的QNX CAR平台就支持移动标准,并且由于其灵活的架构,我们的客户将很快有机会接触到更庞大的移动生态系统。”

汽车环境下的移动生态体系

传统车机的WinCE系统奠定基础 但已成明日黄花

3. Android

Android操作系统,让小编带着大家单刀直入的描述。因为Android手机的市场份额已经超过了80%,远远高于历史上任何一个操作系统的份额。基本上10台智能手机中就有8台是Android手机,大部分对它的熟悉可能并不差于小编。 你可能不知道的是,到目前为止,Android是基于Linux Kernel开发的最成功的产品(也有人认为iOS是最成功的产品)。2009年,谷歌和一些硬件厂商组成的开放手机联盟发布了 Android。它现在已经成为了最流行的终端用户操作系统。 看一看它的架构,就能够看得出它和Linux的关系: Linux Kernel:其底层是基于Linux Kernel的。主要完成的是操作系统所具有的功能,基本上是许多驱动程序,通过这些驱动程序来驱动设备上的硬件设备工作以及对电源的管理。 Android RunTIme:Android的运行环境。Android Runtime里的Core Libraries就相当于java的JDK,是运行android应用程序所需要的核心库,Dalvik Virtual Machine就相当于JVM,这时ogle专为Android开发的运行android应用程序所需的虚拟机。 Liberaries: Android的库文件。包括文件系统,多媒体构架,SQLite数据库、图形处理、网络开发的库文件等等。 Application Framework:应用程序的框架,这个是非常的重要的。通过Framework这一层定义的各种各样的框架,开发人员通过Java来实现当前手机上各式各样的Applications。 许多车机的OEM厂商选择Android的4.4版本为基础进行VOS的开发。主要是4.4版本对RAM做了很大的优化,甚至可以在512MB RAM的车机上流畅运行。这和Linux,WinCE来说非常接近。而以车载导航和车载娱乐为主要目的的车机配置很低也有关系。 4.4版本一些大的更新大家可以随时百度到,小编就不一一列举了。 Android最大的优势在于庞大的手机群体,为其OS开发了数之不尽的应用,并且大多数应用已经深入人心,欲罢不能。而且,随着车联网的开发,应该很快能有移植到车机中来,为车载娱乐系统开创互联网新时代。 但是Android操作系统并未如同在手机上占据统治地位一样,在车机中一帆风顺的迅速发展,主要的原因还是系统的实时性和稳定性,当然也包括对资源的过分需求。这也许会阻碍Android成为未来VOS最大的障碍。所以ogle公司计划在Android N的开发中,为车载开发一套完整的操作系统,让大家拭目以待。

为了最大限度地提高可靠性,用于信息娱乐系统的QNX CAR平台2.1在一个单独的应用程序容器里运行Android应用,就像处理HTML5应用一样。沙盒方法实现了应用环境与人机界面的分区,保护人机界面和整个系统免受不可预知的网络内容干扰。

作为一家拥有近34年历史的嵌入式操作系统开发商,QNX在车载信息娱乐系统或车联网系统占据超过60%的市场份额。QNX全球销售及市场副总裁德雷克•库恩(Derek Kuhn)对记者表示,公司去年为超过1,100万辆汽车提供系统支持,通用Onstar、宝马ConnectedDrive、奥迪MMI、丰田/雷克萨斯Entune都使用了QNX技术。

老一代车机所应用的WinCE系统,是微软基于PC Windows操作系统而研发,不论是设计,还是操作方法和PC Windows操作系统都非常相似,我们完全可以将它看作Windows 95的精简版。如今,在一些低端入门车型上,我们还能看见WinCE车机的影子。

4. QNX:

大家可能对QNX并不是很了解,这里小编详细说一下。 黑莓(Blackberry)旗下全资子公司,作为黑莓核心技术部门BTS(Blackberry Technology Solutions)的最重要组成部分,承担黑莓业务中操作系统、汽车软件、M2M、物联网IOT及云计算等核心业务内容。 – 成立于1980年,全世界第一个实时操作系统公司。 – 为汽车、通信、网络、医疗、国防、航空航天、核电、工业自动化等细分市场提供操作系统、中间件和软件解决方案。 – 从思科的路由器,洛克斯德马丁的武器,GE的交通设备,飞利浦的医疗,阿尔斯通的轨道交通,霍尼韦尔欧姆龙的工业设备,西屋电气的核反应堆控制器,到国际空间站的对接臂控制系统,QNX的软件涉及人们生活的每一个环节。 QNX以其安全性和实时性著称,所以它的突破口是汽车的仪表。QNX操作系统是第一个符合ISO26262 ASIL D规范的实时操作系统,能满足数字化仪表盘功能性安全的要求,同时兼顾了数据安全要求,通过美国军方EAL4 。用户可以基于安全的内核进行系统开发,从而保证整机系统的安全可靠。 QNX的架构如下: 在小编讲述的所有操作系统中,只有QNX基于自己的VOS独立的为汽车车载系统开发了完整的娱乐平台,称之为:QNX车载娱乐平台(QNX CAR Platform for Infotainment)。其架构如下: 小编认为QNX的野心还是很大的,毕竟汽车的半自动、全自动驾驶涉及到人的生命安全,安全性和实时性是非常重要的。所以小编认为QNX成为未来的VOS的机会非常大。

对Qt 5应用框架的支持为创建应用和人机界面提供了一个灵活、高性能的选项。Qt 5利用OpenGL ES2.0硬件加速的优势提供最佳的图形性能。人机界面开发人员也可灵活选择native C / C 或JavaScript scripting engine。此外,它支持状态机的概念,使开发人员更容易地进行图形化建模并设计出符合汽车厂商规格的复杂、事件驱动的人机界面。

整车厂和互联网公司有着天生不可调和的矛盾,前者保守稳重,重安全、动力;后者天性自由,崇多元、创新。如何让封闭的车载设备和开放的应用程序并行不悖?汽车公司需要“授权”给一家科技公司,依靠其“不崩溃”的基础运行环境和软件应用平台,才能有望跟上移动互联网短至6个月的迭代步伐。

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5. iOS:

iOS是由苹果公司开发的移动操作系统。苹果公司最早于2007年1月9日的Macworld大会上公布这个系统,最初只设计给iPhone使用,后来陆续扩展到iPod touch、iPad以及Apple TV等产品。 iOS与苹果的Mac OS X操作系统一样,属于类Unix的商业操作系统。这个系统原名为iPhone OS,因为iPad,iPhone,iPod touch,Apple TV,iWatch都使用,所以改名为iOS。也就是说,未来所有苹果的产品都由iOS支持。而如今,苹果已经杀入了自动驾驶汽车领域,小编也期待着iOS成为VOS的到来。 iOS的系统架构分为四个层次:核心操作系统层(Core OS layer)、核心服务层(Core Services layer)、媒体层(Media layer)和可触摸层(Cocoa Touch layer)。 下面是IOS系统结构图: 因为苹果对汽车的开发还处于保密阶段,我们只能翘首以待未来的结果。也希望如同iPhone一样,能够一鸣惊人。 现在让小编简单总结一下具有VOS潜质的几个操作系统的现状和未来:

开发人员也可以用整合到QNX CAR平台的HTML5框架建立完整的人机界面。该框架包括一个优化的基于WebKit、支持音频和视频的HTML5引擎、地理位置、WebSockets、离线应用、会话存储、canvas及CSS3和JavaScript等其他标准。优化包括像素精确的缩放、基于物理的滚动和高性能平移(对地图和导航来说是非常理想的选择)。开发人员也能采用Elektrobit EB GUIDE 和 Crank Storyboard™套件等第三方设计工具来创建人机界面。

作为车机底层操作系统提供商,QNX拥有一套较完善的生态体系:

winCE系统的传统车机

拓展的硬件和应用支持

平台层:全HTML5、Qt框架,允许开发人员灵活选择工具设计适用于车载环境的人机交互界面;

WinCE系统最大的特点就是简单稳定,对CPU、运行内存等硬件的要求并不高,扩展性差,用户在WinCE系统下并没有太多娱乐功能的选择。常用的导航,收音机,蓝牙免提和DVD四大基本功能,可以满足车主的刚性需求。

用于信息娱乐系统的QNX CAR平台2.1引入了其他一些改进以增加灵活性和性能,包括改进的电源管理,更快的启动时间优化,以及支持包括Freescale® i.MX 6Dual 、i.MX 6Quad,、NVIDIA® Tegra® 3, Texas Instruments OMAP™ 5和 Texas Instruments Jacinto 5 Eco在内的更多硬件平台。该平台丰富的预集成的合作伙伴应用程序套件已包括Parkopedia HearPlanet、Soundtracker和wcities eventseekr。

应用层:支持Android应用程序,在最新推出的2.1平台上,QNX CAR集成了百度和高德地图等本土化应用。

随着Linux和Android的冲击,WinCE因其有限的拓展功能,更适合做功能机。WinCE逐渐被淘汰,成为明日黄花,但毫无疑问它为车载系统的起步奠定了基石。

用于信息娱乐系统的QNX CAR平台基于部署在上百万辆车里的QNX®技术。它支持极其丰富的预集成技术,这些技术来自QNX软件系统公司和数十家生态系统合作伙伴,帮助汽车厂商缩短创建互联信息娱乐系统所需的时间。

库恩称,软件系统构架是QNX的内生优势。QNX属于微内核系统,相较于宏内核系统(Windows/Android),微内核的可靠性更高。“微内核跑在自己的空间,而中间件、应用和驱动都在内核空间外运行,如果那一部分程序出错,对内核不会造成任何影响,这就是为什么QNX的历史上,很多性命攸关的领域,比如外科手术,核电站控制室都使用QNX系统。”

势正当头的Android系统 联网功能强大

上市

QNX CAR平台给予整车厂高度的定制权。得益于应用程序的标准化,汽车公司在设计人机界面时,可以杂糅各自的设计语言和产品特色。比如同一款流媒体音乐电台Pandora,它在奥迪MMI和宝马ConnectedDrive系统有着截然不同的用户界面和交互方式。

Android在手机市场的成功,也刺激了安卓在车机产业上的发展,因其方便联网带来的智能化与智能车机不谋而合,在后装车机系统上称霸。Android车机,就像把你的智能手机搬上了汽车。其具有强大的联网功能,各种娱乐软件、导航APP可以任意下载。

用于信息娱乐系统的QNX CAR平台2.1已于今年7月向通过早期试用计划的汽车客户推出并于第四季度上市。

由于QNX集成了HTML5、Qt框架,兼容OpenGL ES等人机界面技术,整车厂能借此衍生出更多的应用程序,缩短车载设备开发周期,降低研发成本。

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开源和封闭之争

Android系统的后装车机

QNX竞争对手包括微软、Linux和GENIVI联盟。微软WEA 7为福特信息娱乐系统SYNC提供了底层构架,野心勃勃地想扩大其在汽车操作系统领域的渗透力。另外,Azure云平台也是微软的核心优势之一,通过云技术为整车厂提供在线导航、实时诊断、道路救援等服务,在汽车信息终端中实现其溢价。

安卓系统吃硬件配置是出了名的高,所以系统偶尔卡顿、闪退也时有发生。不过通过堆砌花样配置、功能也吸引许多用户为其买单,毕竟车主对安卓系统都较为熟悉。

Linux是一个开源的操作系统。2013款凯迪拉克XTS搭载由Linux支撑的CUE信息娱乐系统,因其科技感十足的中控台屏幕及多变的人机交互方式倍受推崇。但由于Linux版本变动很快,每天都有上千次改动,OEM和供应商为了得到一个比较固定和可靠的Linux版本,必须自建一支操作系统开发团队。大多数选用Linux的硬件供应商,或多或少需要积累很多操作系统上的开发经验。

黑莓QNX在前装车载系统吃香

至于安卓系统,库恩不认为与其存在竞争关系。“QNX兼容Android系统,在QNX平台上,Android有它独立的运行空间,而且对底层系统的安全可靠不造成威胁。QNX希望能充分发挥Android操作系统所带来的丰富应用程序的优势。”

前装、后装车机的车载系统并非相同。如果说Android是后装车载系统主力,黑莓QNX在前装车载系统吃香。人们耳熟能详的宝马ConnectedDrive、奥迪的MMI、奔驰的COMMAND系统,均是基于黑莓旗下的QNX打造。

三屏融合成趋势

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库恩认为,未来的车机将远远超过娱乐的范畴。子系统之间的信息分享、强有力的车机处理器和高标准的用户体验都是亟待解决的问题。抬头显示屏,电子仪表盘、中控台液晶屏这三块屏幕之间的信息的输送和共享将变得越来越紧密。

基于黑莓QNX的奥迪MMI

为了实现车机和手机的无缝衔接,整车厂运用了Miracast、Mirrorlink等标准促成汽车和智能手机之间的互通互信。这也要求车机必须搭载强有力的操作系统,图形处理技术和语音控制技术等。

QNX作为一款嵌入式系统,兼容Android系统,在QNX平台上,Android有它独立的运行空间。同时集成了HTML5、Qt框架,汽车公司在设计人机界面时,可以渗入自家的设计语言和产品特色。就像我们看到奥迪MMI和宝马ConnectedDrive系统有着不同的用户界面和交互方式。黑莓QNX凭借着高稳定性,并能够给予车厂高度定制权,故而受到众多厂商的青睐。

“硅谷正在给汽车公司提供运行速度更快的计算芯片、比手机更快的处理器。”库恩说,这是一个不可逆转的趋势。

除了QNX,Linux也在车载系统中也占据一席之地。特斯拉的17英寸大屏幕采用的也是Linux系统。

最终的人机界面设计和互动方式全由整车厂掌控,比如宝马iDrive系统由一个带手写输入功能的控制旋钮来操控;别克Interlink车载系统采用的是一块8英寸的多点触摸屏。“触摸屏还是物理按钮,这完全取决于整车厂,QNX仅仅为他们提供技术支持。”

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不过,不管车里技术如何五花八门,库恩认为,最终还是以安全为主,最佳的车载系统不需要驾驶者用手触摸或用眼睛看。

特斯拉大屏车机

小结:相较于QNX、Linux“传统势力”,如今BAT扎堆车载系统崭露头角,汽车厂商在车载系统上有了更多的选择。不久,我们将会看到更多的汽车增值服务也将附加到车机身上。毕竟,人们买车时考量重心也慢慢地从引擎盖下方转向关注车载信息娱乐系统。但是,想要抢占这部分市场还是需要苦练内功,加强自己的实力。

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