汽车对IVI和自动驾驶采用Linux开源和软件重用原则

如果软件正在吞噬世界，这在很大程度上要归功于 Linux。自 1980 年代末和 1990 年代初被开发为桌面操作系统 （OS） 以来，Linux 内核的变体已经扩散到从网络服务器和移动电话到飞行计算机和工业控制系统等嵌入式设备的所有领域。Linux 在这些领域的成功很大程度上归功于开源分发模型、可配置性、其广泛使用的自我实现预言，以及通过代码重用在平台上快速迭代的能力，以及最初对安全性的担忧内核的确定性使其无法部署在安全关键系统中，这些都已得到缓解。

现在，随着汽车级 Linux （AGL）的出现，Linux 正在另一个关键的嵌入式领域站稳脚跟。

汽车级 Linux 的出现和智能手机体验

与许多其他垂直领域一样，要了解 AGL 的出现，首先必须了解智能手机对相邻市场的影响。与大多数 IT 风格的部署一样，智能手机通过无线软件更新进行快速、持续的迭代，可以远程修复错误、扩展应用程序的功能和性能并改善用户体验——这一现象迅速提高了消费者对其他设备。

相比之下，传统上汽车系统开发的开发周期较长，大约为 5 到 7 年。这意味着当车辆到达经销商处时，当前车型年发布的操作系统和应用程序通常已经过时，导致移动设备上的消费者体验与车载用户界面功能之间的差距越来越大。

随后，智能手机开发商开始通过Apple CarPlay和Android Auto等举措来满足市场需求，这些举措基本上反映了智能手机在车载用户显示屏上的体验。虽然这些为车主提供了特别的改进，但它们并不是车辆设计所固有的，并且削弱了汽车制造商的品牌和价值主张。智能手机对汽车生态系统的渗透也成为了乘客行为和偏好数据市场的晴雨表，现在包括新的竞争。

为了竞争，汽车制造商及其供应商必须改进他们的软件开发和交付实践，尤其是车载信息娱乐 （IVI） 平台。这包括从在现代车辆中产生 1 亿行代码 （MLOC） 的附加编码实践迁移到促进软件重用和更快上市时间的开发方法。这是AGL的核心原则。

“我坚信，汽车制造商在过去两年中已经意识到他们从事的是软件业务，这意味着他们的竞争对手不是其他汽车公司，而是智能手机，” Linux汽车业务总经理 Dan Cauchy 说AGL基金会和执行董事。“我们知道今天的消费者正在根据 IVI 做出购买决定。

“汽车行业的错误在于他们无法重用软件，”Cauchy 解释道。“汽车制造商有向供应商提供规格的心态，但只要符合规格，汽车制造商就不会在意。该规范只有三到四年的寿命，直到发布新的规范或模型。他们现在意识到他们必须使用开源开发方法和重用平台多年才能进入入门级与豪华车。

“这并不意味着他们不需要供应商，”他继续说道。“他们希望供应商在同一个平台上不断发展，不断添加新功能，而不是每三年重新发明轮子。他们在 AGL 构建了 80%，另外 20% 是他们自己的语音识别、外观和感觉等。AGL 应该年复一年地提供汽车级 Linux。

将 Linux 从 IVI 迁移到任务关键型车辆应用程序

2015 年，AGL 发布了其规范的 1.0 版，它建立了一个同质的软件架构，用于以可扩展的设计开发 IVI 功能和应用程序，可以扩展到数字驾驶舱的其他领域，例如仪表板和平视显示器 （HUD）。由于这些系统中的每一个都需要相同的基本构建块，因此基线 AGL 架构已被利用，例如，在仪表组设计中提供图形驱动程序和 3D 加速引擎资源，以及与其他车辆系统的标准 API 和通信链接。图1）。现在在统一代码库 （UCB） 的 3.0 版上， AGL 已经整合了一个应用程序框架/启动器、软件开发工具包 （SDK） 和基于 Yocto Project Linux 2.1 版的参考应用程序，以缩短各种信息娱乐、导航、通信、安全、安保和连接系统的上市时间（图 2）。

【图1 | 汽车级 Linux 规范为数字驾驶舱应用程序的开发提供了一个同质的基线架构。］

【图2 | AGL 统一代码库 （UCB） 第 3 版包含完整的应用程序框架、软件开发工具包 （SDK） 和参考实现，以加快汽车软件的上市时间。］

AGL 项目现在由来自汽车（10 家汽车制造商）、半导体和通信行业的 94 家成员公司组成，应用程序框架现已稳定到位，体现了 Linux 的“一次移植，随处运行”的精神AGL 生态系统。

但除了信息娱乐之外，对于 AGL 来说，深入驾驶舱是一个有趣的位置，因为这些系统将在向自动驾驶平台过渡期间形成车载指挥中心。因此，AGL 已与开源自动化开发实验室 （OSADL） 开始了 ISO 26262 功能安全认证流程，这允许架构扩展到安全关键、汽车安全完整性等级 （ASIL-rated） 控制和远程信息处理系统在不久的将来。

不过，AGL 意识到有机会为整车操作系统提供基准架构，还通过目前包含虚拟化和自动驾驶平台参考硬件的工作组扩大了其范围。今天，AGL 虚拟化专家组 （VEG） 正在研究如何将 IVI、集群和 HUD 应用程序整合到单个多核处理器上，以便在未来将需要严格隔离的高级驾驶辅助 （ADAS） 和自动驾驶系统应用到在共享处理平台上运行时的容器化。在这些努力的同时，AGL 参考系统硬件架构专家组正在努力定义自动驾驶汽车平台安全系统所需的传感器、协议和分辨率，

“由马自达、丰田等 OEM 领导的参考硬件系统架构专家组正在发布一份需求文档，其中列出了传感器、摄像头、激光雷达、它们如何互连、处理能力以及所需的分辨率，”Cauchy 说。“这将推动硬件和软件开始构建自动驾驶。该计划是能够驱动这些传感器、收集数据并将其提供给一个共享的开放数据库，在该数据库中可以进行深度学习，以便自动驾驶利益相关者能够在 99.9% 的时间内知道会发生什么。”

由于 Linux 已广泛用于数据中心和网络基础设施，汽车制造商能够在其后端云中实施从端点（车辆）到业务或机器学习系统的兼容操作系统架构是 Linux 持续扩展的有力论据在嵌入式汽车中。

审核编辑：郭婷