“第四屆國產(chǎn)嵌入式操作系統技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”圓滿(mǎn)結束

嵌入式系統是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎，是智能系統的核心。人工智能快速發(fā)展，嵌入式操作系統在智能系統中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。伴隨電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的快速發(fā)展，國產(chǎn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段，汽車(chē)操作系統需求激增，國產(chǎn)化的呼聲越來(lái)越高！

許多嵌入式系統是安全關(guān)鍵系統，比如軌交、航空和汽車(chē)電子設備，安全技術(shù)是嵌入式系統重要研究課題之一。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，信息安全重要性提升到與功能安全同樣的需求等級，作為基礎軟件的嵌入式操作系統的安全性技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為近年的熱點(diǎn)，以智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)為代表的國產(chǎn)高端智能設備推動(dòng)高等級安全軟硬件技術(shù)的落地應用。

為此,北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院、北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng )新研究院、中國電子技術(shù)標準化研究院物聯(lián)網(wǎng)研究中心、嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )、《單片機與嵌入式系統應用》雜志社,采用線(xiàn)上方式舉辦了“第四屆國產(chǎn)嵌入式操作系統技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )主題討論會(huì )(總第28次)”。 本屆論壇聚焦“構建安全可靠的工業(yè)操作系統”。主辦方邀請到國內從事嵌入式操作系統研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家和學(xué)者參與論壇的主題演講和嘉賓討論，研討嵌入式軟件安全技術(shù)和汽車(chē)操作系統等熱點(diǎn)議題。本次論壇采用多個(gè)平臺線(xiàn)上聯(lián)動(dòng)直播，上午會(huì )議由北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院牛建偉教授主持，下午會(huì )議由嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )秘書(shū)長(cháng)小慶主持，線(xiàn)上聽(tīng)眾累計達到3000人!

論壇上午主題：嵌入式操作系統安全設計-方法與實(shí)踐

嵌入式系統安全性的最新技術(shù)挑戰

日本名古屋大學(xué)情報學(xué)研究科助理教授 李奕驍博士

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)及智能化等技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統的軟硬件復雜度不斷提升，安全性面臨很多新的挑戰。李博士介紹，當前嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中存在兩個(gè)問(wèn)題：一是形式化驗證尚存瓶頸，主要適用于內核、驅動(dòng)、Hypervisor等核心組件，較難滿(mǎn)足上層應用開(kāi)發(fā)對迭代效率和成本控制的需求；二是軟件脆弱性風(fēng)險激增，功能復雜度爆發(fā)，但潛在漏洞無(wú)法準確評估，隨著(zhù)物聯(lián)設備成為主流，漏洞攻擊越來(lái)越容易。因此，在軟件開(kāi)發(fā)的各階段都需要脆弱性對策。。 報告中李博士詳細介紹了幾種軟件脆弱性對策，如分區隔離、模糊測試、控制流完整性。

資源受限是嵌入式設計時(shí)繞不開(kāi)的一個(gè)問(wèn)題，李博士認為MCU也需要開(kāi)源虛擬化技術(shù)，并介紹了中低端MCU和高端車(chē)載MCU虛擬化技術(shù)的實(shí)例。在被問(wèn)及日本目前的嵌入式系統發(fā)展狀況時(shí)，李博士表示：日本的嵌入式操作系統多年來(lái)一直都是圍繞MCU做開(kāi)發(fā)，近幾年研究Linux的越來(lái)越多（在報告中李博士也詳細介紹了實(shí)時(shí)Linux的應用實(shí)例）。

面向機載航空電子系統的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統

中國航空工業(yè)集團有限公司首席技術(shù)專(zhuān)家 崔西寧研究員

崔西寧介紹，航空電子系統至今已經(jīng)歷了分立式、聯(lián)合式、綜合化和高度綜合化（IMA）的發(fā)展歷程。綜合化是新一代飛機航電系統的發(fā)展趨勢，在要求性能提高、成本降低的同時(shí)，也對機載計算機提出了嚴峻的挑戰，造成軟件規模急劇膨脹，軟件越來(lái)越復雜，因此分區操作系統應運而生。崔西寧詳細介紹了天脈嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，這是一款滿(mǎn)足GJB5357標準的具有自主知識產(chǎn)權的分區操作系統，已經(jīng)廣泛應用于機載領(lǐng)域和相關(guān)其他嵌入式領(lǐng)域。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了天脈1、天脈2、天脈3三代產(chǎn)品，每一代產(chǎn)品都是為了滿(mǎn)足不同的應用場(chǎng)景需求而開(kāi)發(fā)。到目前為止，天脈操作系統支持的CPU涵蓋了PowerPC全系、ARM主流、x86、MIPS等多種架構的處理器，能夠滿(mǎn)足型號項目的需求。

基于訂閱者/發(fā)布者的微內核操作系統進(jìn)程間通信的形式化驗證

華東師范大學(xué) 郭建副教授

郭教授首先介紹了嵌入式系統中編程模型包括多線(xiàn)程模型、事件驅動(dòng)模型和混合模型三種類(lèi)型，然后對多線(xiàn)程模型的相關(guān)內容進(jìn)行了詳細講解。事件總線(xiàn)將多線(xiàn)程模型與發(fā)布訂閱模式結合在一起，實(shí)現了多線(xiàn)程與事件驅動(dòng)兩種編程模型。郭教授介紹應用EventB方法對事件總線(xiàn)進(jìn)行形式化模型與驗證，在每層模型中都對事件總線(xiàn)混合編程模型的安全性和正確性進(jìn)行證明。

在形式化驗證中，涉及到對需求的修改、分解與添加、分類(lèi)等知識，郭教授對這些內容進(jìn)行了詳細介紹。最后，通過(guò)清晰的模型描述和細致的精化策略設計，整個(gè)工作的自動(dòng)驗證率達到了91％。

操作系統的安全認證

浙江大學(xué)計算機與技術(shù)學(xué)院  趙永望教授

趙教授指出：操作系統是計算機系統的基礎軟件，處于軟件棧的最底層，它的安全可靠性至關(guān)重要。由于很難摸透復雜軟件運行規律和質(zhì)量特征且主流軟件開(kāi)發(fā)方法難以滿(mǎn)足高安全可靠要求，所以軟件會(huì )出現很多意想不到的問(wèn)題。趙教授介紹，安全認證是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。當前國際上主流嵌入式操作系統大多開(kāi)展了安全認證，包括 DO-178C、IEC 61508和Common Criteria等高級別安全認證,推薦基于形式化驗證的方法。，。

趙教授在報告中主要介紹了國內外操作系統的安全認證與形式化驗證現狀，探討了高級別安全認證的重要性，并重點(diǎn)介紹了CC信息安全認證的產(chǎn)業(yè)現狀和方法。最后，還介紹了在開(kāi)展國產(chǎn)操作系統安全認證中的一些實(shí)踐。

論壇下午主題：汽車(chē)操作系統技術(shù)與生態(tài)

大會(huì )主席、嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )秘書(shū)長(cháng)何小慶主持下午的產(chǎn)業(yè)論壇。何小慶指出：汽車(chē)電子系統是規模大而且復雜的系統，汽車(chē)電子也是全球MCU 最大的市場(chǎng)之一，占比約30%。傳統汽車(chē)大約有50到100個(gè)MCU ，智能汽車(chē)MCU數量將翻倍。汽車(chē)操作系統包含許多不同類(lèi)型，實(shí)現不同的功能。長(cháng)期以來(lái)汽車(chē)操作系統為海外科技巨頭和行業(yè)組織壟斷，近年來(lái)美國對華科技遏制，汽車(chē)操作系統國產(chǎn)化的呼聲越來(lái)越高，需求越來(lái)越緊迫！

新一代智能汽車(chē)操作系統關(guān)鍵技術(shù)

湖南大學(xué) 常萬(wàn)里教授

智能汽車(chē)操作系統需求有以下幾種：車(chē)控操作系統、自動(dòng)駕駛操作系統、智能座艙操作系統，這些系統都有不同的實(shí)時(shí)性要求，總體上需要以有限資源實(shí)現復雜功能，同時(shí)還要兼顧低功耗與高可靠性。常教授的報告圍繞任務(wù)調度這一核心展開(kāi)。在嵌入式實(shí)時(shí)系統領(lǐng)域，很多應用的任務(wù)調度都需要確定性，所以主流采用固定優(yōu)先級方法，這一方法確定性強，寬容度高。

常教授介紹了針對DAG的靜態(tài)最優(yōu)調度的模型構建和求解方法。對于動(dòng)態(tài)調度算法，從DAG優(yōu)先級分配算法入，并結合實(shí)例進(jìn)行了詳細的講解。常教授建議業(yè)界多多關(guān)注DAG生成器的研究，因為現有的DAG生成器均存在重大缺陷，無(wú)法客觀(guān)、準確地評估調度算法，這是一個(gè)很?chē)乐氐膯?wèn)題，無(wú)論是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界均沒(méi)有一個(gè)統一的DAG生成器。常教授帶領(lǐng)團隊設計了一款DAG隨機生成器，并做了大規模的測試，運行結果接近最優(yōu)。

常教授最后做了小結：車(chē)載環(huán)境下，常常需要面對帶有相互依賴(lài)關(guān)系的復雜任務(wù)，所以調度研究是核心。

車(chē)載軟件的跨系統融合

上海睿賽德電子科技有限公司 CEO，RT-Thread創(chuàng )始人 熊譜翔

熊譜翔介紹，公司是2022年3月正式進(jìn)入車(chē)載操作系統領(lǐng)域的。

公司在與車(chē)企公司溝通之后，了解到車(chē)企對現有CP AUTOSAR操作系統的看法：好的一面是代碼生成依賴(lài)于工具，安全性非常高，從而擺脫了繁雜的代碼編寫(xiě)，可以進(jìn)行低代碼開(kāi)發(fā)；不好的一面是其資源占用過(guò)大，存在很多約束（必須在規定的框架下完成工作），市場(chǎng)被幾家廠(chǎng)商壟斷（相互之間不完全兼容，對新芯片的支持不快速）。睿賽德對此提出POSIX RTOS+CP AUTOSAR 的解決方案。

熊譜翔表示：睿賽德深耕MCU應用領(lǐng)域多年，非常熟悉MCU的控制應用，公司開(kāi)發(fā)的RT-Thread硬實(shí)時(shí)嵌入式操作系統具有開(kāi)源開(kāi)放、大小可裁剪等特點(diǎn)以及豐富的軟件包生態(tài)，是不挑工具鏈的操作系統。RT-Thread用于車(chē)載應用是非常有優(yōu)勢的。此外，還詳細介紹了支持MPU系統RT-Thread Smart微內核操作系統的特點(diǎn)和應用優(yōu)勢，以及vmRT-Thread 虛擬化解決方案，這些都非常契合車(chē)載高性能應用。

虛擬化技術(shù)在汽車(chē)電子電氣架構中的應用

中瓴智行(成都)科技有限公司產(chǎn)品總監 楊波濤

楊波濤介紹，汽車(chē)操作系統出現以下幾種發(fā)展趨勢：智能化（一分多）、網(wǎng)聯(lián)化（多合一）以及安全可靠。而虛擬化（Hypervisor）可實(shí)現同一硬件多系統架構，滿(mǎn)足智能汽車(chē)不同功能分區隔離和資源共享需求，同時(shí)兼顧安全性、實(shí)時(shí)性、應用生態(tài)等，并且可屏蔽硬件差異，以軟件形式定義硬件設備，使得多個(gè)虛擬機共享所有受管理的資源。隨著(zhù)越來(lái)越多的半導體芯片公司入局汽車(chē)應用領(lǐng)域，讓硬件與軟件解耦顯得尤為重要，所以在硬件平臺滿(mǎn)足要求的前提下，Hypervisor非常適合用于汽車(chē)電子電氣架構應用。

楊波濤詳細介紹了Hypervisor的關(guān)鍵技術(shù)（CPU虛擬化和節能降耗技術(shù)、實(shí)時(shí)與系統性能保障技術(shù)、安全和可靠性技術(shù)、I/O虛擬化技術(shù)、虛擬機通信機制），并列舉了Hypervisor的應用案例。楊波濤最后介紹中瓴智行汽車(chē)電子基礎軟件平臺以及RATIE Hypervisor應用實(shí)例。

基于微內核架構的自主車(chē)載操作系統應用研究

北京東土科技股份有限公司副總經(jīng)理兼操作系統CTO 龔鵬程

龔鵬程首先介紹了東土科技軟件Intewell操作系統的發(fā)展歷程，在1990年誕生，現在已經(jīng)發(fā)展到應用于汽車(chē)等領(lǐng)域。Intewell是以微內核為基礎、功能靈活擴展的統一操作系統架構，支持分時(shí)分區運行模式，并且分區內提供優(yōu)先級和時(shí)間片的多任務(wù)運行支持，支持多級健康監控上報錯誤并對錯誤進(jìn)行處理，提供分區內應用對錯誤的統一處理，支持對象資源的全靜態(tài)配置，保證安全關(guān)鍵應用資源使用的正確性，通過(guò)虛擬化技術(shù)擴展支持?zhù)櫭?Linux/Andriod等第三方客戶(hù)系統?，F在已經(jīng)有100多個(gè)工業(yè)客戶(hù)成功規模應用。

龔鵬程表示;東土科技提出一種Intewell軟件定義汽車(chē)軟件系統的架構，其分為5層結構，包括硬件層、內核層、系統框架層、服務(wù)層和應用層。具體有兩個(gè)應用方案：車(chē)載控制域融合解決方案（控制域可直接使用）和車(chē)載智能駕駛域、自動(dòng)駕駛、整車(chē)計算環(huán)境解決方案。

為了滿(mǎn)足車(chē)載應用，東土科技的硬件生態(tài)正在由CPU+GPU的嵌入式生態(tài)支持向MCU、SoC為主的車(chē)載生態(tài)發(fā)展，支持感知設備、控制總線(xiàn)接入；軟件生態(tài)也在不斷擴大，包括中間件、圖形用戶(hù)接口、實(shí)時(shí)數據庫、通信中間件、人工智能基礎算法等；與汽車(chē)行業(yè)Tier1公司合作，以更好地為車(chē)廠(chǎng)服務(wù)。

汽車(chē)操作系統技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐

北京翼輝信息技術(shù)有限公司副總經(jīng)理 徐貴洲

徐貴洲介紹，隨著(zhù)新能源汽車(chē)滲透率越來(lái)越高，其電子電氣架構正在從域控向中央計算機趨勢發(fā)展，而且汽車(chē)智能化的升級，帶領(lǐng)汽車(chē)行業(yè)邁向軟件定義汽車(chē)的時(shí)代。自動(dòng)駕駛、智能座艙、智慧聯(lián)網(wǎng)等推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)向電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化邁進(jìn)，云計算、5G、人工智能、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等數字化技術(shù)的應用，也在設計、開(kāi)發(fā)、測試、部署、營(yíng)銷(xiāo)等環(huán)節影響著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的變革和創(chuàng )新。翼輝信息憑借多年的行業(yè)技術(shù)積累，推出了適用于汽車(chē)行業(yè)的任務(wù)關(guān)鍵型系統，實(shí)現了云計算與邊緣端設備的快速打通。

徐貴洲以翼輝在汽車(chē)領(lǐng)域的操作系統技術(shù)為例，針對車(chē)控、自動(dòng)駕駛、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、座艙等域控的技術(shù)特點(diǎn)，說(shuō)明不同域控中翼輝原創(chuàng )操作系統的作用。最后還介紹了翼輝安全關(guān)鍵云原生軟件體系，說(shuō)明VSOA車(chē)載微服務(wù)架構、ECS實(shí)時(shí)容器以及ECSM容器管理平臺等技術(shù)，并講解了該系統在整車(chē)軟件架構中的應用。 ：

討論環(huán)節：思想碰撞，精彩紛呈

在討論環(huán)節,主辦方邀請到蘭州大學(xué)周慶國教授、中科創(chuàng )達首席架構師劉壽永、中汽工程研究院北京院汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )與數據安全中心苑中魁和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究專(zhuān)家朱玉龍，嘉賓針對國產(chǎn)汽車(chē)操作系統的發(fā)展及國產(chǎn)替代問(wèn)題各抒己見(jiàn)，為我國汽車(chē)操作系統的發(fā)展獻計獻策。 我國汽車(chē)操作系統的發(fā)展，既需要有利的產(chǎn)業(yè)政策，也需要企業(yè)有過(guò)硬的技術(shù)，既需要企業(yè)的互助合作，也需要自身的長(cháng)期積累。相信在各界同仁的共同努力之下，我國汽車(chē)操作系統能夠助力我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展、穩步向前！

最后，大會(huì )主席、北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院牛建偉教授對各位老師和專(zhuān)家帶來(lái)精彩報告和觀(guān)點(diǎn)表示感謝。他說(shuō)：寒冬即將過(guò)去，春天即將到來(lái)，期待2023年第五屆國產(chǎn)嵌入式操作系統技術(shù)與產(chǎn)業(yè)論壇在線(xiàn)下舉行。

B站搜索“嵌入式大家談”即可觀(guān)看會(huì )議回放;登錄嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )網(wǎng)站(www.esbf.org),可獲得報告的PPT， 關(guān)注“嵌入式系統專(zhuān)家之聲”會(huì )議后續信息。

嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )是為嵌入式系統不同學(xué)科領(lǐng)域專(zhuān) 家、學(xué)者、工程技術(shù)和媒體人士提供技術(shù)與產(chǎn)業(yè)信息交流 的科技沙龍性質(zhì)的機構。嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )定期組織學(xué)術(shù)交流、技術(shù)研討和產(chǎn)業(yè)趨勢等線(xiàn)下和線(xiàn)上會(huì )議,并積極參與行業(yè)科技交流活動(dòng)。

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作者：《單片機與嵌入式系統應用》編輯部， 經(jīng)授權發(fā)表！