把航空和IT技術(shù)帶入汽車(chē)， 風(fēng)河OS為“軟件定義汽車(chē)”賦能

2024年4月底，在第十八屆北京車(chē)展前夕，致力于使出行更安全、更綠色、更互聯(lián)的全球科技公司安波福舉辦了“融合·智行”媒體技術(shù)分享會(huì )，推出針對中國本土市場(chǎng)的新一代全棧式軟硬件平臺和產(chǎn)品，助力整車(chē)廠(chǎng)商加速將“軟件定義汽車(chē)”變?yōu)楝F實(shí)。

會(huì )上，安波福的子公司——風(fēng)河系統公司也首發(fā)了一系列產(chǎn)品技術(shù)，包括VxWorks汽車(chē)方案、Helix虛擬化平臺、容器技術(shù)等，并宣布首次在本地主機廠(chǎng)部署云原生開(kāi)發(fā)工具鏈等消息。

汽車(chē)業(yè)對OS 平臺有何特殊要求？以VxWorks 為代表的RTOS（實(shí)時(shí)操作系統）和Linux 相比，各自的優(yōu)勢是什么，哪個(gè)將會(huì )統領(lǐng)汽車(chē)的未來(lái)？為此，EEPW 記者訪(fǎng)問(wèn)了風(fēng)河系統中國區總經(jīng)理鄒露君先生。

圖1 風(fēng)河系統中國區總經(jīng)理鄒露君在發(fā)布會(huì )上

1 汽車(chē)業(yè)的特點(diǎn)

風(fēng)河關(guān)注關(guān)鍵任務(wù)型市場(chǎng)。從風(fēng)河角度看，汽車(chē)目前有兩大技術(shù)趨勢：①自動(dòng)化的快速發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)及自動(dòng)駕駛技術(shù)需要可確定性和功能安全的操作系統。②隨著(zhù)電子電氣架構的演進(jìn)，中央化、域融合的趨勢需要強大的軟件。

為此，邊緣和云端都需要滿(mǎn)足汽車(chē)市場(chǎng)需求的操作系統平臺。2022 年初，安波福收購了風(fēng)河公司。風(fēng)河此前在航空航天、工業(yè)等行業(yè)有很強的根基，收購后，風(fēng)河更多地了解了汽車(chē)用戶(hù)的需求，并把其他行業(yè)的成功經(jīng)驗導入，專(zhuān)門(mén)定制了滿(mǎn)足汽車(chē)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

圖2 風(fēng)河的邊緣和云端解決方案

2 邊緣端：“飛機大腦”附身“汽車(chē)軀體”

風(fēng)河主要瞄準關(guān)鍵任務(wù)型市場(chǎng)。風(fēng)河的策略是首先選擇一個(gè)注重可確定性、功能安全和實(shí)時(shí)響應的細分市場(chǎng)，例如航空業(yè)，然后投資開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足這個(gè)市場(chǎng)的產(chǎn)品。之后，再把這個(gè)市場(chǎng)的成功經(jīng)驗復制到其他市場(chǎng)，這就是后來(lái)向工業(yè)、電信、汽車(chē)業(yè)做拓展的原因。航空領(lǐng)域是風(fēng)河最大的業(yè)務(wù)。例如我國第一架?chē)a(chǎn)大飛機C919就主要采用了風(fēng)河的操作系統。此次，風(fēng)河把其王牌產(chǎn)品——在航空業(yè)久經(jīng)驗證的VxWorks 延伸到了汽車(chē)業(yè)。

2.1 首發(fā)VxWorks汽車(chē)方案

風(fēng)河在傳統的航空領(lǐng)域非常強的VxWorks 操作系統上首發(fā)汽車(chē)解決方案，并且直接在國產(chǎn)芯片上啟動(dòng)了部署。新的汽車(chē)解決方案強化了汽車(chē)功能。例如對ADAS做了增強，增加了ADAS 的開(kāi)源庫；包含了附加POSIX合規的API和OS API； 同時(shí)把AUTOSAR Classic MCAL納入標準產(chǎn)品之中。這使得汽車(chē)客戶(hù)之前為車(chē)載開(kāi)發(fā)的一些應用軟件，可以非常輕松地植入到風(fēng)河的操作系統之上。

同時(shí)，風(fēng)河也同步啟動(dòng)了支持汽車(chē)BSP 的開(kāi)發(fā)，瞄準國內外的主芯片。

安全性對汽車(chē)也至關(guān)重要。盡管風(fēng)河之前在航空航天業(yè)已經(jīng)過(guò)了最嚴格的認證標準，但是為了滿(mǎn)足汽車(chē)市場(chǎng)的法律法規的要求，此次專(zhuān)門(mén)做了ISO 26262 的規范和認證，并且獲得了最高等級的ASIL-D 認證。

2.2 Helix虛擬化平臺：首發(fā)汽車(chē)方案

同樣，在首發(fā)過(guò)程中，Helix 就在國產(chǎn)芯片上大展身手。

為什么在汽車(chē)上需要虛擬化平臺？因為隨著(zhù)電子電氣架構的演進(jìn)，在中央化、域融合的架構下，需要在一個(gè)控制器/ 芯片上去集成更多的應用，而這些應用的功能安全等級是各不相同的，于是就需要一個(gè)虛擬化平臺來(lái)做隔離。通過(guò)虛擬化平臺，把不同的操作系統和應用按照功能安全等級進(jìn)行分類(lèi)，以此有效地讓它們隔離開(kāi)。其實(shí)這種方案在10多年前的航空航天場(chǎng)景已有廣泛應用。因為飛機對重量是非常敏感的，因此在飛機設計之初就要求高度融合，機載計算機在研發(fā)之初就會(huì )要求盡可能去運行更多的應用，而不是研制多個(gè)功能機。所以今天風(fēng)河把在航空業(yè)成功的Helix 虛擬化平臺引入汽車(chē)，以幫助汽車(chē)客戶(hù)應對電子電氣架構轉型中遇到的這類(lèi)挑戰。

3 云端：把IT業(yè)的“容器”等技術(shù)引入汽車(chē)業(yè)

風(fēng)河為什么要做云端平臺？現在是“軟件定義汽車(chē)”的時(shí)代，面對的主要挑戰是如何降本增效，因此，不能再像以往一樣靠996式的辛勤工作去完成，一定要找到一些新的方法和思路。

汽車(chē)的軟件定義開(kāi)發(fā)大多數還是用傳統的瀑布式開(kāi)發(fā)模式，但是要想真正有效地降本增效，就必須將這種傳統的瀑布式的開(kāi)發(fā)模型轉變成敏捷開(kāi)發(fā)。而要實(shí)現敏捷開(kāi)發(fā)，最重要的是通過(guò)一些新技術(shù)的導入，例如容器、云原生、DevOps 工具等高效的開(kāi)發(fā)方式。風(fēng)河過(guò)去多年來(lái)投資在DevOps 這種純云原生的開(kāi)發(fā)工具上，就是為未來(lái)巨大的市場(chǎng)做布局。

此次帶來(lái)的汽車(chē)方案的特點(diǎn)如下。

3.1 首次將容器技術(shù)引入跨域融合的開(kāi)發(fā)中

跨域融合現在是一個(gè)熱點(diǎn)。為了降本增效，現在汽車(chē)要將智駕、座艙、車(chē)身等不同的控制融合在一起，做出成本更低且效果更好的解決方案。

為了做好跨域融合，容器是一種非常重要的技術(shù)。容器的概念來(lái)源于IT 業(yè)，可使不同的軟件模塊開(kāi)發(fā)團隊在不受干擾的條件下并行地進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，容器內的模塊也可以獨立地維護、升級。

通常在跨域融合中，這些不同領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)團隊都是來(lái)自于公司內部不同的組織架構，通常不是一個(gè)部門(mén)，通過(guò)利用容器技術(shù)，既可以在技術(shù)上方便跨部門(mén)協(xié)同，又可以各自獨立開(kāi)發(fā)，容易實(shí)現最后所有軟件的整合。

同時(shí)，容器技術(shù)也可以徹底改變軟件開(kāi)發(fā)的方法論，使之前從瀑布模型完全導入到基于DevOps 的開(kāi)發(fā)，因為基于容器的軟件先天都是在云端開(kāi)發(fā)的，而在云端應用DevOps 進(jìn)行敏捷開(kāi)發(fā)將極大地提升軟件的開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本。

同時(shí)容器還有一個(gè)非常突出的優(yōu)勢：OTA（空中下載技術(shù)）。因為通過(guò)標準化可以做到軟件復用，以此給開(kāi)發(fā)者降低很多成本。OTA過(guò)程中，它的尺寸也可以下降很多，可以節省寶貴的傳輸帶寬和存儲資源。風(fēng)河和母公司安波福合作，在國內實(shí)現了容器在跨域上的融合，這個(gè)方案也首次是在國產(chǎn)芯片上進(jìn)行布局。

例如風(fēng)河和安波福展示了一個(gè)5 級聯(lián)動(dòng)的演示，是國內第一款基于容器的演示，其中通過(guò)多個(gè)不同的容器把不同域的應用運行在上面。

3.2 首次在本地主機廠(chǎng)部署云原生開(kāi)發(fā)工具鏈

國內的一家自主汽車(chē)品牌/ 知名主機廠(chǎng)也選擇風(fēng)河的云原生的工具鏈Studio 進(jìn)行了平臺化的開(kāi)發(fā)部署，融合成熟的第三方的工具，構建業(yè)界領(lǐng)先且高效的從設備到云端的開(kāi)發(fā)/ 部署/ 運營(yíng)/ 服務(wù)體系，實(shí)現持續集成、持續交付和持續部署的能力。

4 節約1/4軟件開(kāi)銷(xiāo)

風(fēng)河希望通過(guò)已經(jīng)在市場(chǎng)上取得成功的邊緣端產(chǎn)品，加上云端的開(kāi)發(fā)工具鏈，可以給客戶(hù)提供一攬子的解決方案，幫助客戶(hù)迎接汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨的諸多工程挑戰，并且降本增效。

關(guān)于降低成本，以上述的那家自主汽車(chē)品牌廠(chǎng)商為例，在開(kāi)發(fā)環(huán)節，通過(guò)容器化來(lái)隔離軟件部件，提升軟件重用性，約能幫這家主機廠(chǎng)降低20% 的開(kāi)發(fā)和測試成本。在部署環(huán)節，通過(guò)OTA 更新時(shí)以模塊化來(lái)縮小文件，能夠減少數據傳輸/ 存儲成本，比以往方法降低35%的更新成本。在運營(yíng)環(huán)節，通過(guò)數據環(huán)路、數據孿生等，可以實(shí)現車(chē)輛數據的實(shí)時(shí)可視化，支持軟件缺陷的預先補救，可以降低維修成本達20%。綜合起來(lái)，通過(guò)全面導入風(fēng)河的云原生Studio，預計可以降低25%的軟件開(kāi)發(fā)成本。

5 RTOS和Linux，誰(shuí)主未來(lái)？

安全性是汽車(chē)業(yè)的一個(gè)重大挑戰。當前正出現單芯片上的座艙、智駕融合，所面對的安全要求不一樣，因此在軟件架構上需要有不同的OS 操作系統，按照不同的安全等級來(lái)部署。例如風(fēng)河VxWorks 達到了功能安全ASIL-D，因此所有對安全性和實(shí)時(shí)性要求較高的智駕應用程序可以運行在VxWorks 之上。對于一些網(wǎng)關(guān)數據交互比較大的應用，可以運行在高穩定性的風(fēng)河Linux上。座艙、信息娛樂(lè )通常運行在安卓的Kernel（內核）之上。

VxWorks是RTOS實(shí)時(shí)操作系統，Linux多年來(lái)一直在與其博弈。目前和將來(lái)的走勢是：RTOS要向Linux的生態(tài)靠，Linux要學(xué)RTOS的安全性。這兩條路線(xiàn)，就看誰(shuí)先走成。

具體而言，Linux有生態(tài)優(yōu)勢，但是在功能安全認證維度，Linux的內核代碼通常是幾千萬(wàn)行的級別，在航空航天領(lǐng)域，一行代碼的認證成本至少二三百美元，這樣算下來(lái)是非常昂貴的，在經(jīng)濟上是不可行的。而風(fēng)河的VxWorks是RTOS（實(shí)時(shí)操作系統），全部代碼加起來(lái)在10 萬(wàn)行以?xún)?，因此可做安全認證。

未來(lái)，如果底層操作系統要全方位地用起來(lái)，并且能夠迎接汽車(chē)功能安全的挑戰，需要做到如下方向。

第一，從Linux角度，需要找到一種新的功能安全的認證方法，不能像以前一樣每行都認證。例如是否可以采用類(lèi)似于抽樣的方法？另外，一些Linux公司正在試圖通過(guò)引入新技術(shù)，對Linux進(jìn)行裁剪，裁剪到百萬(wàn)行內，再增加一些特別的功能安全補丁。

第二，從RTOS實(shí)時(shí)操作系統的角度，例如風(fēng)河的VxWorks，下一代能否做得更像Linux ？例如對象應用的接口完全照搬Linux的API，這樣按照Linux開(kāi)發(fā)的軟件不需要很多移植，就可以直接運行在RTOS 上。

實(shí)際上，風(fēng)河也有Linux 業(yè)務(wù)。風(fēng)河所服務(wù)的電信行業(yè)，幾乎所有的操作系統機會(huì )已從RTOS 遷移到了Linux。因為現在電信市場(chǎng)對生態(tài)的要求非常高，有大量的第三方。凡是有大量第三方的市場(chǎng)，就需要一個(gè)大生態(tài)。

而大多數RTOS 公司很難形成自己的生態(tài)，因為是閉源的。開(kāi)源以后才會(huì )有生態(tài)。有了生態(tài)以后，第三方的資源才會(huì )很豐富。

那么，勝出的OS 操作系統能否一統天下？很難說(shuō)，因為汽車(chē)的OS 操作系統不會(huì )像手機那么集中，主要還是要看性?xún)r(jià)比，如果能同時(shí)解決成本問(wèn)題和安全性挑戰，肯定會(huì )很快一統天下。

6 中國區獨立運營(yíng)，樹(shù)立雄心勃勃規劃

今年，風(fēng)河與母公司安波福一樣，中國區成為了獨立的事業(yè)部。各個(gè)事業(yè)部由原來(lái)向各全球業(yè)務(wù)線(xiàn)匯報，調整為直接向安波福中國及亞太區總裁匯報工作，以便為中國區提供全面的自主決策權和迅捷精準的市場(chǎng)響應能力，并同步制定了雄心勃勃的業(yè)務(wù)目標，即在五年內實(shí)現50%的業(yè)務(wù)增長(cháng)，擴大與中國自主品牌的合作，使相關(guān)業(yè)務(wù)占比達到70%，進(jìn)一步為“中國速度”提速?！鞍膊ǜ?/3 的業(yè)務(wù)在中國市場(chǎng)。當然風(fēng)河今天離1/3還有一些差距，所以要加大在中國市場(chǎng)的投入，主要的營(yíng)收增長(cháng)來(lái)源之一就是汽車(chē)?！?鄒總說(shuō)道。

實(shí)際上，風(fēng)河在中國已有將近30年的歷史——在1996年就在華簽約了一家本地代理商來(lái)開(kāi)展業(yè)務(wù)。過(guò)去近30年，公司已建立了一支強大的開(kāi)發(fā)團隊，包括近200位的開(kāi)發(fā)/ 研發(fā)工程師。接下來(lái)，風(fēng)河會(huì )依托這支強大的本地中國團隊，響應中國客戶(hù)的需求，開(kāi)發(fā)中國本地的產(chǎn)品，并將形成的知識產(chǎn)權留在中國。風(fēng)河希望能夠和本地的生態(tài)伙伴緊密聯(lián)系，能夠全面賦能中國的產(chǎn)業(yè)鏈，以全面擁抱中國技術(shù)的生態(tài)圈。

7 安波福此次帶來(lái)的軟硬件全棧產(chǎn)品

風(fēng)河的母公司——安波福本次推出了由本地團隊開(kāi)發(fā)的軟硬件平臺和產(chǎn)品，包括支持高階自動(dòng)駕駛和電氣化功能的硬件架構，以及通過(guò)云原生方法實(shí)現可持續發(fā)展的軟件架構，為車(chē)輛研發(fā)、制造以及車(chē)輛全生命周期內的運營(yíng)維護和功能更新帶來(lái)革命，以本地化的解決方案助推中國市場(chǎng)引領(lǐng)軟件定義汽車(chē)的未來(lái)。

7.1 智能汽車(chē)架構SVA（Smart Vehicle Architecture?）

SVA能夠為軟件定義的汽車(chē)提供所需要的硬件及架構，以軟硬件解耦、輸入輸出與計算設備分離、計算“服務(wù)器化”為技術(shù)特征，可供整車(chē)廠(chǎng)商依據自有的車(chē)輛開(kāi)發(fā)體系和供應鏈體系進(jìn)行自主抉擇，降低研發(fā)復雜度與總的制造、運營(yíng)成本，從容應對軟件定義汽車(chē)時(shí)代“多”、“快”、“好”、“省”的要求。

此次安波福展示了本地開(kāi)發(fā)的、運行在SVA 硬件架構上的SOA（面向服務(wù)）軟件方案架構。通過(guò)安波福平臺的中間件可以實(shí)現兩大功能：一是實(shí)現了軟硬件解耦，賦能OEM 在不改動(dòng)應用軟件的前提下升級替換硬件；二是實(shí)現了可以跨功能域統一部署的中間件，當前SOA進(jìn)程中的一大挑戰就是無(wú)法跨功能域統一部署，安波福提供了包括風(fēng)河的操作系統、容器技術(shù)等在內的有效解決方案，能夠幫助OEM在極短時(shí)間內實(shí)現新需求的開(kāi)發(fā)、迭代和驗證，從而極大提高了開(kāi)發(fā)的效率，以更低的成本、更快的速度賦能OEM，持續改進(jìn)用戶(hù)體驗。

7.2 完整的邊緣到云平臺——風(fēng)河軟件體系

憑借Wind River Studio、VxWorks、Helix Virtualization Platform、容器化技術(shù)等差異化優(yōu)勢，安波福的風(fēng)河軟件體系為“軟件定義汽車(chē)”的開(kāi)發(fā)和運營(yíng)提供軟件框架、高安全性的實(shí)時(shí)操作系統和完整的工具鏈，不僅能夠確保所有安全關(guān)鍵型應用持續運行，更能將其無(wú)縫融入軟件定義汽車(chē)的架構中，助推混合關(guān)鍵性系統的發(fā)展，賦能汽車(chē)實(shí)現更高的智能性和安全性。例如Wind River Studio 可實(shí)現云原生技術(shù)的流程自動(dòng)化，并可輕松訪(fǎng)問(wèn)虛擬測試環(huán)境，從而使開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)率提高達25%，并加快了上市速度。這意味著(zhù)從需求設定到初步的集成和測試所需的時(shí)間從數月縮短到了數周，如果使用風(fēng)河的中間件來(lái)移植軟件，甚至只需數天。

這些數字化平臺和產(chǎn)品已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)成功部署，并在中國汽車(chē)市場(chǎng)實(shí)現項目定點(diǎn)落地。風(fēng)河致力于為中國汽車(chē)客戶(hù)打造本地化的產(chǎn)品，全面進(jìn)入中國汽車(chē)生態(tài)圈，深度賦能中國軟件定義汽車(chē)的發(fā)展。

7.3 搭載“中國芯”的艙行泊一體化融合方案

安波福帶來(lái)了由中國團隊開(kāi)發(fā)、首個(gè)基于中國本地的高性能系統級單芯片打造的跨域融合計算平臺，覆蓋智能座艙、智能輔助駕駛和自動(dòng)泊車(chē)三個(gè)控制域，簡(jiǎn)化了整車(chē)電子電氣架構和系統軟硬件設計，節省了研發(fā)成本。作為汽車(chē)行業(yè)首個(gè)跨域融合計算平臺，采用多種風(fēng)河軟件技術(shù)方案，其一芯多控、靈活安全、軟硬解耦的能力為本土整車(chē)客戶(hù)帶來(lái)了顯著(zhù)的商業(yè)優(yōu)勢，包括使用DevOps工具以及數字反饋回路進(jìn)行持續的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。安波福提供的解決方案可以實(shí)現最大程度的靈活性，支持不同芯片制造商采用最適合客戶(hù)需求的芯片及硬件組合，并在未來(lái)輕松快速地進(jìn)行開(kāi)發(fā)、部署和迭代。

（本文來(lái)源于《EEPW》202406）