友衷科技张铮:安全稳定的操作系统是汽车座舱交互的基础

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2018/7/25 17:57:02

2018年6月21-22日,由布谷鸟科技、佐智汽车主办,艾拉比智能、ADI亚德诺半导体、索喜科技赞助支持的“2018第二届智能座舱与智能驾驶峰会”在深圳福田区绿景锦江酒店举办。友衷科技创始人&CEO张铮在会上做了《安全稳定的操作系统是汽车座舱交互的基础》的主题演讲。


友衷科技创始人&CEO 张铮


张铮:在芯片供应商和操作系统供应商全部宣讲之后,接下我来讲一下软件应用服务。在强大的芯片和操作系统为工具的支撑下,软件应用需要考虑如何做到功能安全级别。


电子行业、信息行业分工比较细,分层也比较细,除了芯片供应商,还有软件工程服务商。集成能力很强的软件工程服务商不仅有自带的工具链,也有外部的工具链,友衷不仅自有全套的工具链,也有外部的工具链。


座舱迭代加快,大屏与多屏交互给集成商带来挑战


汽车发展过程中,因为消费类电子或者通信的发展,座舱的迭代越来越快。而且屏幕尺寸越来越大,多屏交互的复杂性也大大增加。


人们都被智能手机和智能电视宠坏了,都追求畅快淋漓的体验,甚至希望把搜狐、爱奇艺、世界杯等搬到座舱内,可以在汽车上看1080P的电影和打王者荣耀,这对汽车的嵌入式集成供应商提出了更大挑战,因为既要保证整车全生命周期的稳定性能,又要兼顾其他方向。


座舱是人和车唯一的交互界面,碰到的挑战也很现实,快乐并痛苦着,快乐是因为芯片强大,软件功能强大,痛苦是因为软件要转移到汽车层面。


下一代汽车座舱,必然需要汽车与驾驶员的深度交互,即要“读”得懂车,也要“看”得懂人的状态。人可以通过智能化的数字化座舱控制汽车,汽车与人的状态信息也通过座舱实时反馈。


一机多屏使总成成本不降反升,利润被压缩


刚才的嘉宾给了很棒的远景,这个行业会按照摩尔定律走下去,一机双屏、一机四屏会走入所有的亮点项目中,芯片的成本也可预见地会往下走。总成的成本并不会下降,一方面是车载屏幕数量越来越多,总成成本不降反升,另一方面是软件或研发的复杂度,以及过程质量控制的复杂度会大大增加。所以整个行业的利润会被压缩,利润分成也越来越细。因此“痛并快乐着”——痛是迭代太快,工作很辛苦;快乐是可以看到远景。通过现在行业的发展,能保证自己稳定发展的企业才能生存下去,最终获取行业的利润。


软件逐渐成为产品核心



软件的功能安全定义:当安全系统满足以下条件时就认为是功能安全的,即当任一随机故障、系统故障或共因失效都不会导致安全系统的故障,从而引起人员的伤害或死亡、环境的破坏、设备财产的损失,也就是装置或控制系统的安全功能无论在正常情况或者有故障存在的情况下都应该保证正确实施。


座舱电子的架构:最底层是硬件平台,然后是操作系统内核及BSP,到软件中间件,最后到应用软件。操作系统是支撑,发展趋势是更强大的处理能力和计算效率,更多功能的SoC。软件逐渐成为产品的核心,发展方向是越来越多的外接设备和接口,更多的数据处理,更复杂的交互需求。软件系统的“安全”、“稳定”是一切交互的基础。



利用好“工具”是保证安全稳定的关键


安全稳定除了和工具本身相关,跟过程控制也相关,有一句行业的老话,“给你一双乔丹的篮球鞋,也扣不了篮,或者给你林丹的羽毛球拍,你也没有办法做跳杀。”原因是芯片和操作系统都只是辅助工具手段,怎么把工具用好很关键,或者把工具和自身的优势结合起来很关键。接下来我给大家讲讲如何利用这些强大的芯片在实施的过程中保证产品的质量。


行业细分的很细,强大的硬件平台以及各种各样的操作系统,包括一级供应商赖以生存的附加值,现在都越来越集中在中间层。如何用好各种封装好的中间件、各种各样的协议栈,包括从芯片原厂提供的BSP,如何把这些资源包整合好、控制好,是整个软件行业的附加值所在。其中产生的附加值,是车厂依赖软件服务供应商的原因,车厂非常关注芯片的迭代情况,包括操作系统的迭代情况。了解后,最终还是依赖专业供应商的处理,供应商在这块是架构师。友衷服务产生的价值也是在这块,怎么用好多层面的工具解决行业的问题,行业发展快必然会产生问题,能解决问题就有价值。


多屏交互使操作系统面临挑战


经过了一机多屏的演化,现在碰到的问题有:一是安全稳定,二是安全稳定和硬件之间捉襟见肘的资源处理问题。现在碰到最棘手的问题是,地图从IVI投射到仪表,后期高清地图或者全景地图再由仪表投射到HUD,HUD的屏幕复杂性越来越高,仪表的屏幕越来越大,导航的屏幕尺寸也越来越大,甚至引入空调控制面板或者后排中控屏。这几块屏幕之间,交互的层级越来越多,交互的信息量越来越大。操作系统如何保证实时显示,保证计算的实时性,保证尽可能高的吞吐量是整个行业的痛点和难点。


一机多屏引起多样化的操作系统


屏幕数量越来越多,必然会走向一个芯片带动多个屏幕的趋势,到2019年,一机双屏和双机双屏的成本相差无几,预计到2020年,一机两屏的方案比双机双屏成本更低。降本预期非常明确,一机三屏或者一机四屏节省的周边器件、内存,包括中间层成本越来越可观。


但是屏幕越多,刚才阐述的解决这些问题的难度越来越大。各种各样的操作系统都是可利用的工具,有简单的,有复杂的,有的符合功能安全,有的不符合功能安全,都是结合当下量产的项目,酌情而用。


Android或者虚拟化的操作系统可能对硬件调度的实施性、操作性没有那么强的穿透力,当然也有实施性和项目操作系统对底层控制力很强的排列组合存在。这两种情况都将在今年或明年在整个行业使用,它们代表了前进的方向。


中国市场比国际化的车厂情况更复杂。国际化的客户,一个软件平台研发周期是4到5年,给各级供应商充分介入的时间,把平台的各种可测试性和代码的稳定性全部夯实。国内的项目,比较好的会出现两轮研发周期,比较恶劣的是出现18个月和14个月的研发周期,中间有大量设计变更,这种设计变更,原来是仅仅停留在Android的界面上的设计变更,或者液晶仪表的HMI的设计变更。


随着一机多屏,多屏交互的产生,中国类似泥潭的市场里软件供应商怎么生存?国内供应商面临的困境和国外不太一样,国内的设备特别多,而且设备可能不付费,或者设备的付费会摊到下一个项目上。对应国内这样的客户,供应商的排列组合方案必须要很多,各种各样的操作系统和各种各样工具都要用,各种各样的操作工具都需要熟练掌握。


Hypervisor技术


友衷科技结合行业的情况加上工具应用的情况,展示怎么在功能安全基础上做物理地址、内存地址预设,包括内存或者地图纹理的共享。这是基于Linux做的。




对于多屏互动,客户很单纯的需求是开机的仪式感特别爽,动画从A到B到C,最好再回来从C到B到A,用一颗处理器带动多个屏是游刃有余的。以前,双机双屏或者三机三屏做动画的处理、实时性渲染显得捉襟见肘。这个过程中用到了刚才提到的技术,显然,一机双屏优势非常明显,它在CPU和GPU的调度上有得天独厚的优势。


(一机多屏演示视频截图)


功能安全不仅包括工具,还有流程的功能安全


1.   工具的功能安全


把最终的总成做好,涉及多方面能力,包括底层操作系统,也包括可能用到的HMI开发工具,HMI开发工具包括上层的各种测试工具和控制工具。


安全包括几个层面:先是工具的安全,比如英特尔、阿波罗的功能安全,QNX或者将来的Linux也会通过功能安全的验证,包括HMI的工具等等,都达到功能安全,现在最新的QT(应用程序开发框架),也通过了功能安全。


2.   流程的功能安全


工具都经过了功能安全验证之后,下一步的挑战是要求一级供应商或者行业内的研发流程和过程控制要过功能安全验证,否则,功能安全是车厂不愿意看到的伪功能安全。业内有两种16949标准,一种是面向服务中心的16949标准,一种是内部实际用的16949标准。功能安全要做扎实和做稳,除了工具要达到功能安全之外,流程也达到功能安全,各个节点都能安全稳定,这相当关键。


友衷针对整个行业的情况,做了很多自动化的测试工具,还有自动化产线上的各个测试节点,包括软件的招募、稳定性测试、光学的测试、总成的测试,各种节点都要考虑周全,得到各个节点的反馈后,在复杂总成的前提下考虑系统的稳定性。



行业在前进,工具也在发展,倒逼供应商和主机厂前进,主机厂是被终端客户推着前进。除了掌握的资源,自身能力的提升也很关键。


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