《安全穩(wěn)定的操作系統(tǒng)是汽車座艙交互的基礎(chǔ)》的主題演講

2018年6月21-22日，由布谷鳥科技、佐智汽車主辦，艾拉比智能、ADI亞德諾半導(dǎo)體、索喜科技贊助支持的“2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會(huì)”在深圳福田區(qū)綠景錦江酒店舉辦。友衷科技創(chuàng)始人&CEO張錚在會(huì)上做了《安全穩(wěn)定的操作系統(tǒng)是汽車座艙交互的基礎(chǔ)》的主題演講。

友衷科技創(chuàng)始人&CEO 張錚

張錚：在芯片供應(yīng)商和操作系統(tǒng)供應(yīng)商全部宣講之后，接下我來(lái)講一下軟件應(yīng)用服務(wù)。在強(qiáng)大的芯片和操作系統(tǒng)為工具的支撐下，軟件應(yīng)用需要考慮如何做到功能安全級(jí)別。

電子行業(yè)、信息行業(yè)分工比較細(xì)，分層也比較細(xì)，除了芯片供應(yīng)商，還有軟件工程服務(wù)商。集成能力很強(qiáng)的軟件工程服務(wù)商不僅有自帶的工具鏈，也有外部的工具鏈，友衷不僅自有全套的工具鏈，也有外部的工具鏈。

座艙迭代加快，大屏與多屏交互給集成商帶來(lái)挑戰(zhàn)

汽車發(fā)展過(guò)程中，因?yàn)橄M(fèi)類電子或者通信的發(fā)展，座艙的迭代越來(lái)越快。而且屏幕尺寸越來(lái)越大，多屏交互的復(fù)雜性也大大增加。

人們都被智能手機(jī)和智能電視寵壞了，都追求暢快淋漓的體驗(yàn)，甚至希望把搜狐、愛奇藝、世界杯等搬到座艙內(nèi)，可以在汽車上看1080P的電影和打王者榮耀，這對(duì)汽車的嵌入式集成供應(yīng)商提出了更大挑戰(zhàn)，因?yàn)榧纫ＷC整車全生命周期的穩(wěn)定性能，又要兼顧其他方向。

座艙是人和車唯一的交互界面，碰到的挑戰(zhàn)也很現(xiàn)實(shí)，快樂(lè)并痛苦著，快樂(lè)是因?yàn)樾酒瑥?qiáng)大，軟件功能強(qiáng)大，痛苦是因?yàn)檐浖D(zhuǎn)移到汽車層面。

下一代汽車座艙，必然需要汽車與駕駛員的深度交互，即要“讀”得懂車，也要“看”得懂人的狀態(tài)。人可以通過(guò)智能化的數(shù)字化座艙控制汽車，汽車與人的狀態(tài)信息也通過(guò)座艙實(shí)時(shí)反饋。

一機(jī)多屏使總成成本不降反升，利潤(rùn)被壓縮

剛才的嘉賓給了很棒的遠(yuǎn)景，這個(gè)行業(yè)會(huì)按照摩爾定律走下去，一機(jī)雙屏、一機(jī)四屏?xí)呷胨械牧咙c(diǎn)項(xiàng)目中，芯片的成本也可預(yù)見地會(huì)往下走。總成的成本并不會(huì)下降，一方面是車載屏幕數(shù)量越來(lái)越多，總成成本不降反升，另一方面是軟件或研發(fā)的復(fù)雜度，以及過(guò)程質(zhì)量控制的復(fù)雜度會(huì)大大增加。所以整個(gè)行業(yè)的利潤(rùn)會(huì)被壓縮，利潤(rùn)分成也越來(lái)越細(xì)。因此“痛并快樂(lè)著”——痛是迭代太快，工作很辛苦；快樂(lè)是可以看到遠(yuǎn)景。通過(guò)現(xiàn)在行業(yè)的發(fā)展，能保證自己穩(wěn)定發(fā)展的企業(yè)才能生存下去，最終獲取行業(yè)的利潤(rùn)。

軟件逐漸成為產(chǎn)品核心

軟件的功能安全定義：當(dāng)安全系統(tǒng)滿足以下條件時(shí)就認(rèn)為是功能安全的，即當(dāng)任一隨機(jī)故障、系統(tǒng)故障或共因失效都不會(huì)導(dǎo)致安全系統(tǒng)的故障，從而引起人員的傷害或死亡、環(huán)境的破壞、設(shè)備財(cái)產(chǎn)的損失，也就是裝置或控制系統(tǒng)的安全功能無(wú)論在正常情況或者有故障存在的情況下都應(yīng)該保證正確實(shí)施。

座艙電子的架構(gòu)：最底層是硬件平臺(tái)，然后是操作系統(tǒng)內(nèi)核及BSP，到軟件中間件，最后到應(yīng)用軟件。操作系統(tǒng)是支撐，發(fā)展趨勢(shì)是更強(qiáng)大的處理能力和計(jì)算效率，更多功能的SoC。軟件逐漸成為產(chǎn)品的核心，發(fā)展方向是越來(lái)越多的外接設(shè)備和接口，更多的數(shù)據(jù)處理，更復(fù)雜的交互需求。軟件系統(tǒng)的“安全”、“穩(wěn)定”是一切交互的基礎(chǔ)。

利用好“工具”是保證安全穩(wěn)定的關(guān)鍵

安全穩(wěn)定除了和工具本身相關(guān)，跟過(guò)程控制也相關(guān)，有一句行業(yè)的老話，“給你一雙喬丹的籃球鞋，也扣不了籃，或者給你林丹的羽毛球拍，你也沒(méi)有辦法做跳殺。”原因是芯片和操作系統(tǒng)都只是輔助工具手段，怎么把工具用好很關(guān)鍵，或者把工具和自身的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)很關(guān)鍵。接下來(lái)我給大家講講如何利用這些強(qiáng)大的芯片在實(shí)施的過(guò)程中保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

行業(yè)細(xì)分的很細(xì)，強(qiáng)大的硬件平臺(tái)以及各種各樣的操作系統(tǒng)，包括一級(jí)供應(yīng)商賴以生存的附加值，現(xiàn)在都越來(lái)越集中在中間層。如何用好各種封裝好的中間件、各種各樣的協(xié)議棧，包括從芯片原廠提供的BSP，如何把這些資源包整合好、控制好，是整個(gè)軟件行業(yè)的附加值所在。其中產(chǎn)生的附加值，是車廠依賴軟件服務(wù)供應(yīng)商的原因，車廠非常關(guān)注芯片的迭代情況，包括操作系統(tǒng)的迭代情況。了解后，最終還是依賴專業(yè)供應(yīng)商的處理，供應(yīng)商在這塊是架構(gòu)師。友衷服務(wù)產(chǎn)生的價(jià)值也是在這塊，怎么用好多層面的工具解決行業(yè)的問(wèn)題，行業(yè)發(fā)展快必然會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，能解決問(wèn)題就有價(jià)值。

多屏交互使操作系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)

經(jīng)過(guò)了一機(jī)多屏的演化，現(xiàn)在碰到的問(wèn)題有：一是安全穩(wěn)定，二是安全穩(wěn)定和硬件之間捉襟見肘的資源處理問(wèn)題。現(xiàn)在碰到最棘手的問(wèn)題是，地圖從IVI投射到儀表，后期高清地圖或者全景地圖再由儀表投射到HUD，HUD的屏幕復(fù)雜性越來(lái)越高，儀表的屏幕越來(lái)越大，導(dǎo)航的屏幕尺寸也越來(lái)越大，甚至引入空調(diào)控制面板或者后排中控屏。這幾塊屏幕之間，交互的層級(jí)越來(lái)越多，交互的信息量越來(lái)越大。操作系統(tǒng)如何保證實(shí)時(shí)顯示，保證計(jì)算的實(shí)時(shí)性，保證盡可能高的吞吐量是整個(gè)行業(yè)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。

一機(jī)多屏引起多樣化的操作系統(tǒng)

屏幕數(shù)量越來(lái)越多，必然會(huì)走向一個(gè)芯片帶動(dòng)多個(gè)屏幕的趨勢(shì)，到2019年，一機(jī)雙屏和雙機(jī)雙屏的成本相差無(wú)幾，預(yù)計(jì)到2020年，一機(jī)兩屏的方案比雙機(jī)雙屏成本更低。降本預(yù)期非常明確，一機(jī)三屏或者一機(jī)四屏節(jié)省的周邊器件、內(nèi)存，包括中間層成本越來(lái)越可觀。

但是屏幕越多，剛才闡述的解決這些問(wèn)題的難度越來(lái)越大。各種各樣的操作系統(tǒng)都是可利用的工具，有簡(jiǎn)單的，有復(fù)雜的，有的符合功能安全，有的不符合功能安全，都是結(jié)合當(dāng)下量產(chǎn)的項(xiàng)目，酌情而用。

Android或者虛擬化的操作系統(tǒng)可能對(duì)硬件調(diào)度的實(shí)施性、操作性沒(méi)有那么強(qiáng)的穿透力，當(dāng)然也有實(shí)施性和項(xiàng)目操作系統(tǒng)對(duì)底層控制力很強(qiáng)的排列組合存在。這兩種情況都將在今年或明年在整個(gè)行業(yè)使用，它們代表了前進(jìn)的方向。

中國(guó)市場(chǎng)比國(guó)際化的車廠情況更復(fù)雜。國(guó)際化的客戶，一個(gè)軟件平臺(tái)研發(fā)周期是4到5年，給各級(jí)供應(yīng)商充分介入的時(shí)間，把平臺(tái)的各種可測(cè)試性和代碼的穩(wěn)定性全部夯實(shí)。國(guó)內(nèi)的項(xiàng)目，比較好的會(huì)出現(xiàn)兩輪研發(fā)周期，比較惡劣的是出現(xiàn)18個(gè)月和14個(gè)月的研發(fā)周期，中間有大量設(shè)計(jì)變更，這種設(shè)計(jì)變更，原來(lái)是僅僅停留在Android的界面上的設(shè)計(jì)變更，或者液晶儀表的HMI的設(shè)計(jì)變更。

隨著一機(jī)多屏，多屏交互的產(chǎn)生，中國(guó)類似泥潭的市場(chǎng)里軟件供應(yīng)商怎么生存？國(guó)內(nèi)供應(yīng)商面臨的困境和國(guó)外不太一樣，國(guó)內(nèi)的設(shè)備特別多，而且設(shè)備可能不付費(fèi)，或者設(shè)備的付費(fèi)會(huì)攤到下一個(gè)項(xiàng)目上。對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)這樣的客戶，供應(yīng)商的排列組合方案必須要很多，各種各樣的操作系統(tǒng)和各種各樣工具都要用，各種各樣的操作工具都需要熟練掌握。

Hypervisor技術(shù)

友衷科技結(jié)合行業(yè)的情況加上工具應(yīng)用的情況，展示怎么在功能安全基礎(chǔ)上做物理地址、內(nèi)存地址預(yù)設(shè)，包括內(nèi)存或者地圖紋理的共享。這是基于Linux做的。

對(duì)于多屏互動(dòng)，客戶很單純的需求是開機(jī)的儀式感特別爽，動(dòng)畫從A到B到C，最好再回來(lái)從C到B到A，用一顆處理器帶動(dòng)多個(gè)屏是游刃有余的。以前，雙機(jī)雙屏或者三機(jī)三屏做動(dòng)畫的處理、實(shí)時(shí)性渲染顯得捉襟見肘。這個(gè)過(guò)程中用到了剛才提到的技術(shù)，顯然，一機(jī)雙屏優(yōu)勢(shì)非常明顯，它在CPU和GPU的調(diào)度上有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

（一機(jī)多屏演示視頻截圖）

功能安全不僅包括工具，還有流程的功能安全

1. 工具的功能安全

把最終的總成做好，涉及多方面能力，包括底層操作系統(tǒng)，也包括可能用到的HMI開發(fā)工具，HMI開發(fā)工具包括上層的各種測(cè)試工具和控制工具。

安全包括幾個(gè)層面：先是工具的安全，比如英特爾、阿波羅的功能安全，QNX或者將來(lái)的Linux也會(huì)通過(guò)功能安全的驗(yàn)證，包括HMI的工具等等，都達(dá)到功能安全，現(xiàn)在最新的QT（應(yīng)用程序開發(fā)框架），也通過(guò)了功能安全。

2. 流程的功能安全

工具都經(jīng)過(guò)了功能安全驗(yàn)證之后，下一步的挑戰(zhàn)是要求一級(jí)供應(yīng)商或者行業(yè)內(nèi)的研發(fā)流程和過(guò)程控制要過(guò)功能安全驗(yàn)證，否則，功能安全是車廠不愿意看到的偽功能安全。業(yè)內(nèi)有兩種16949標(biāo)準(zhǔn)，一種是面向服務(wù)中心的16949標(biāo)準(zhǔn)，一種是內(nèi)部實(shí)際用的16949標(biāo)準(zhǔn)。功能安全要做扎實(shí)和做穩(wěn)，除了工具要達(dá)到功能安全之外，流程也達(dá)到功能安全，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能安全穩(wěn)定，這相當(dāng)關(guān)鍵。

友衷針對(duì)整個(gè)行業(yè)的情況，做了很多自動(dòng)化的測(cè)試工具，還有自動(dòng)化產(chǎn)線上的各個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)，包括軟件的招募、穩(wěn)定性測(cè)試、光學(xué)的測(cè)試、總成的測(cè)試，各種節(jié)點(diǎn)都要考慮周全，得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的反饋后，在復(fù)雜總成的前提下考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

行業(yè)在前進(jìn)，工具也在發(fā)展，倒逼供應(yīng)商和主機(jī)廠前進(jìn)，主機(jī)廠是被終端客戶推著前進(jìn)。除了掌握的資源，自身能力的提升也很關(guān)鍵。