還記得在純電車浪潮之前，那會兒現在叫的基礎軟件還叫底層軟件，而且比較簡單，也就包括芯片和外設的驅動、診斷和通信這些功能，那時大部分的控制器還沒有引入OS，一個簡單的while(1)解決。

在純電和智能座艙、自動駕駛浪潮后，域控制器、中央計算單元、SOC引入汽車行業，再加上AUTOSAR標準越來越被行業接受，基礎軟件的叫法也越來越多。

汽車基礎軟件是啥呢？從定義來看，是用于實現汽車系統軟硬件解耦，與用戶應用功能無關，但提供汽車系統服務的一系列支撐的軟件集合。通俗點講就是板級芯片驅動、車載操作系統、Hypervisor和中間件。

操作系統

操作系統的概念大家多少有點了解，常用的就是ISO、Andriod系統，其主要提供任務管理、進程訪問、中斷處理、內存管理、文件系統等功能，滿足用于實時性、安全性等需求。現在車載中常用的操作系統就是QNX、Linux和Android。

QNX是一個微內核、非開源、安全實時的操作系統。QNX系統是由加拿大QSSL公司開發，后在2004年被哈曼國際收購，2010年又轉手到黑莓。由于QNX是微內核架構，所以內核就很小，只有幾十KB。驅動程序、文件系統、網絡協議棧、應用程序都在微內核之外的受保護的內存中運行，這樣可以實現組件間的相互獨立，避免踩內存導致的內核崩潰。這也是其安全性高、穩定性好、不易受病毒破壞的原因。另外QNX也是首款通過ISO26262 ASIL-D安全認證的實時操作系統。

但是由于其封閉性，導致應用生態比較弱，而且開發難度很大，還有就是授權費很高昂，舉個例子，當你在使用QNX系統做開發時，遇到一些疑問時，想問一下技術支持，這個都是按小時收費的，而且費用很貴。

因此其常用在儀表、自動駕駛等對安全性要求很高的控制器上，下圖是QNX系統的軟件架構。

Linux是一款開源、功能強大的操作系統。Linux具有內核緊湊高效等特點，可以充分發揮硬件的性能。它相較于QNX的最大優勢就是開源，具有很強的定制開發的靈活度，而且功能強大，但是其穩定性和安全性就比QNX要差不少，因此常用在信息娛樂、智能座艙中，不過也有實力比較強的，將其應用在自動駕駛等安全領域，比如特斯拉。

Android是發行版本的Linux，系統復雜，功能強大。由Google和開發手機聯盟基于Linux開發的操作系統，其特點是開源、應用生態豐富、可移植性強，適合用在信息娛樂和智能座艙。

三個操作系統的整體對比如下圖所示。

從主機廠選擇信息娛樂系統的操作系統來看，國外主機廠偏向于基于Linux，而國內主機廠偏向于用Android，比如比亞迪的Dilink，小鵬的Xsmart OS，蔚來的NIO OS等都是基于Android來打造的，這些僅僅是更改上層應用，而不會更改內核相關的。

從上圖可以看出，在車載操作系統領域，基本全是國外的，國內如何在該領域逐漸自研，掌握核心技術，首先這個肯定很難，畢竟QNX和Linux在操作系統領域已經積累的幾十年。從頭做基本是不可能。國內現在做自研操作系統的，基本都是基于Linux，然后逐步實現的，畢竟這么好的開源資源，為啥不用，強如Google不都是基于Linux來做的嘛，蘋果的IOS也是基于UNIX來做的。

國內目前也有幾家企業在從事操作系統的開發，比如國汽智控打造的ICVOS，支持自主可控的主流芯片以硬件平臺，支持L~L4及泊車等自動駕駛應用定制化開發。

華為的智能駕駛操作系統AOS，2020年，TV萊茵集團向華為AOS頒發了軟件安全產品ISO 26262:2018 ASIL-D等級認證證書，認證內容包括AOS內核、服務中間件等關鍵組件，滿足車載領域最高安全等級應用的開發需求。華為AOS內核是華為完全自主研發的實時運行環境，具有創新型的架構，可滿足車控領域高性能，高安全，高可靠的要求。服務中間件遵循AUTOSAR Adaptive Platform R19-11標準開發，是國內首個符合AUTOSAR Adaptive標準的服務中間件軟件產品。另外在智能座艙領域，也推出了基于Linux深度定制的鴻蒙OS，在華為與塞力斯合作打造的問界M5上鴻蒙座艙獲得了一致的好評。

中間件

中間件的任務就是負責各類應用軟件模塊之間的通信以及對系統資源的調度。其中中間件絕大部分的功能是通信，因此通常我們說的中間件也就是通信中間件。

隨著傳感器的數量增加，數據來源增多，多元異構數據在芯片之間、各任務進程之間的高效、穩定傳遞需要引入通信中間件。通信中間件包括點到點、消息隊列和發布/訂閱三種工作模式。

點到點模式具有很強的時間和空間耦合性，使得通信靈活性受到很大限制；消息隊列模式通過一個消息隊列來傳遞消息，解決了通信雙方時間和空間松耦合的問題，但不能實現消息消費者通信的異步，并且還存在服務器瓶頸和單點失效的問題，可靠性得不到保障；發布/訂閱模型中，發布者和訂閱者通過主題相關聯，雙方不必知道對方在何處，也不必同時在線，實現了通信雙方在時間、空間和數據通信上的多維松耦合，并且能夠減少網絡負載，提高通信效率，也提高開發人員的工作效率。

現在常用的通信中間件SOME/IP與DDS都采用了發布/訂閱模式，實現通信雙方在時間、空間和數據通信上的多維松耦合。

SOME/IP

SOME/IP的全稱為：Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP，是一種面向服務的傳輸協議。嚴格地說，SOME/IP不是一款特定的產品，而是一種技術標準。其最早由寶馬在2011年開發，并在2013年集成進AUTOSAR 4.1中。其對內存需求較小，但僅提供一種用于選擇UDP與TCP的“可靠性”QoS設置，其同時支持Adaptive AUTOSAR與Classic AUTOSAR。

開源版的SOME/IP則是由Genivi協會來維護的，由 C++ 編寫，目前主要實現了 SOME/IP 的通信和服務發現功能，并在此基礎上增加了少許的安全機制。

目前SOME/IP中間件提供商有AUTOSAR工具鏈廠商，包括Vector、ETAS、EB等國外公司，國內的也有包括普華基礎軟件，經緯恒潤、東軟等。

DDS

DDS全稱為Data Distribution Service (數據分發服務)，由對象管理組(OMG)發布和維護，是一個中間件協議和API標準，采用發布/訂閱體系架構，強調以數據為中心，提供豐富的QoS服務質量策略，以保障數據進行實時、高效、靈活地分發，可滿足各種分布式實時通信應用需求。

其廣泛應用于工業物聯網領域，DDS對內存需求大，體量較大，需要人為地進行項目級的裁剪，在服務策略方面，DDS支持22種QoS策略，每種策略都可以應用在不同的角色上，而針對同一角色，可單獨使用一種QoS，也可以組合使用多種QoS策略。

在2018年，DDS被首次引入Adaptive AUTOSAR，作為可選的通信中間件之一。018年3月，DDS的主要提供者RTI公司宣布，AUTOSAR AP的最新版本（版本18-03）已經具有DDS標準的完整網絡綁定，但是目前還不支持Classical AUTOSAR。

此外ROS 2和Cyber RT的底層都使用了開源的DDS，將DDS作為最重要的通信機制。

全球范圍內，DDS的最大供應商是RTI(Real-Time Innovations)，它同時也是OMG組織董事會的成員，從2004年開始負責主持DDS工作組的工作，包括DDS標準的制定，目前已經成為這個行業的領導者，對DDS標準有足夠的權威。其DDS產品為為RTI Connext DDS，占據絕大部分市場。

除此之外，還有一些開源的DDS，其也是根據OMG官方的DDS標準開發的，但源代碼開放。

在自動駕駛領域比較有影響力的開源DDS是由RTI原核心團隊成員在歐洲創辦的eProsima公司推出的FastDDS。在eProsima將FastDDS的源代碼開放出來后，用戶可以直接在github上免費下載。但FastDDS使用起來比較麻煩，這個時候，用戶就需要通過向eProsima支付費用來取得支持。

OpenDDS 由位于圣路易斯和鳳凰城的的Object Computing的 ACE/TAO 團隊開發，它和FastDDS具有一定的相似性——兩者都是基于RTPS實現的，面向數據的通信框架，遵循的是同一標準。這類框架的典型特征是去中心化，支持QoS機制，支持實時通信。通常會綁定如protobuf等序列化工具。

在許多情況下，FastDDS 、OpenDDS可以跟RTI的Connnext DDS互操作/通信。當然，具體還得看場景。比如開源DDS支持的的QoS有 23個，大家都用這23個QOS交互，那就能互操作；如果Connext用的是超出這23個自定義范圍的QoS，那么開源DDS就解析不了。此外，如果用的是OMG沒開源的DDS工具，那也沒法互操作。

目前來看SOME/IP相較于DDS在汽車領域，有先發優勢。DDS雖然功能完善，而且在其他領域具有廣泛的應用，但是在汽車行業，車規是最重要的。另外SOME/IP是直接針對汽車場景設計的，而DDS應用在汽車場景需要進行剪裁和適配，這里相較于SOME/IP，工作量又多了很多。最重要的一點是，由于現在大部分車載控制器的開發都是基于AUTOSAR來做的，目前SOME/IP同時支持AP和CP，而DDS目前還只能在AP上運行。

SOME/IP和DDS中間件除了上述提到的AUTOSAR工具廠商和RTI及開源可以提供外，國內還有一些企業也提供相關的產品，比如百度Apollo提供的Cyber RT，它在Apollo 3.5中正式加入。Cyber RT和ROS2很像， 其底層也是使用了一個開源版本的DDS。

另外華玉通軟（Greenstone）成立于2020年，專注于基礎軟件的研發和創新，為智能汽車和智能駕駛提供完全自主可控的操作系統、高度可擴展的基礎軟件平臺和定制化解決方案。去年發布了國內首個基于DDS標準完全自主研發的通信中間件—— “雨燕”通信中間件，

“雨燕”通信中間件提供20多種QoS機制，為不同場景需求提供靈活的服務質量管理。在通信安全上，“雨燕”通信中間件提供身份認證、數據信息加密、敏感信息保護等多種安全保障，確保數據不會丟失、延滯，也不會被篡改或是竊取。

當前其可適配LiNUX、VxWorks、QNX、AUTOSAR CP、FreeRTOS等多種車載操作系統，并已成功部署在地平線‘征程’系列、賽靈思ZU5、英偉達Xavier、芯馳G9X以及英飛凌TC397等多個平臺上，

Hypervisor

Hypervisor又名虛擬機，虛擬機主要是支持不同操作系統，這里有兩種類型，第一種為虛擬機直接運行在物理硬件之上，第二種是虛擬機運行于另一個操作系統之中，比如你在window電腦上，裝個VMware虛擬機，然后再在該虛擬機上裝個Ubuntu，或者其他系統。

通過虛擬機技術，可以支持一芯多屏，比如中控屏幕與儀表、HUD采用一顆SOC，同時處理不同屏幕所需的任務，并推送到各個顯示區。

一汽集團、東軟和英特爾聯合發布智能座艙平臺 C4-Alfus，已在紅旗車型中投產，德賽西威基于高通 820A 車載芯片為理想 ONE 車型打造四屏互動的智能座艙方案。國內主機廠都在試圖往“一芯多屏”的智能座艙方案上過渡。

一芯多屏可以降低智能座艙方案的成本，二是多屏交互的信息在芯片內部完成，傳輸更順暢，通信時間比之前大大降低，之前多個操作系統之間通過 CAN、以太網等外部總線通信方式，最后一芯多屏系統復雜度降低，芯片等器件數量減少，整體可靠性也有所增加。

目前達到車規級、且實現量產的虛擬機產品包括QNX的Hypervisor、風河的Vxworks、Green Hills的INTERGITY Muitivisor，Mentor的Graphics Embedded Hypervisor等。主流的還是QNX的Hypervisor。

國內目前阿里旗下的斑馬智行在自研虛擬機技術，名稱為AliOS Hypervisor。

AUTOSAR

AUTOSAR是目前最常見和最常用的中間件方案，可提供控制器通信、診斷、OS等各種功能。AUTOSAR僅是一個標準，需要完全實現AUTOSAR，需要購買第三方公司做好的AUTOSAT工具鏈，頭部三大廠商分別是Vector、 EB、ETAS，Classical和Adaptive AUTOSAR工具都可以提供。例如EB的tresos、Vector的達芬奇、ETAS的ISOLAR為classical AUTOSAR的開發工具，EB的Corbos Studio、vector的Davinci Adaptive、etas的RTA-VRTE AP為Adaptive AUTOSAR開發工具。

目前國內也有很多公司在從事AUTOSAR 中間件的開發，比較大的是東軟睿馳、普華基礎軟件。其余有經緯恒潤、華為、斑馬智行、超星未來、映馳科技、未動科技、零念科技、上海赫千、國汽智控、成都道偉。

普華基礎軟件

普華基礎軟件是中國電子科技集團下的子公司，其成立于2011年，其汽車電子事業部自成立以來一直從事AUTOSAR基礎軟件的開發，AUTOSAR基礎軟件開發和技術服務團隊人員約70人。其自主研發推出的AUTOSAR工具鏈為ORIENTAIS AUTOSAR，能為用戶提供了操作系統、底層驅動、通信協議棧、診斷協議棧、網絡管理、測量標定、復雜驅動、Bootloader 、FOTA 、功能安全、信息安全等基礎軟件模塊及集成開發環境。早在大概在2011年的時候，普華的產品通過了德國奔馳技術中心的測試和認證， 2013年就與長安汽車合作，將國產AUTOSAR應用到量產車型CS75上，2015年我們拿到Automotive SPICE 3級認證，2020年5月，普華的AUTOSAR OS獲得萊茵頒發的 ISO 26262 ASIL D的產品認證證書。

2021年AUTOSAR中國日上，普華發布了其新一代面向Adaptive AUTOSAR產品。

東軟睿馳

除了普華基礎軟件之外，東軟睿馳的AUTOSAR產品NeuSAR，在國內也是做的不錯的，AUTOSAR本文為21-11。有支持AUTOSAR Adaptive標準的NeuSAR aCore平臺，以及支持AUTOSAR Classic標準的NeuSAR cCore平臺。

與其他工具廠商一樣，NeuSAR ccore涵蓋了Classical AUTOSAR標準里規定的模塊，其中OS、RTE、E2E、WDGM等模塊還通過了功能安全ISO26262 ASILD的認證，可以適配主流的英飛凌Aurix系列，恩智浦的MPC56、57、S32的部分產品，瑞薩的RH850系列等，另外國產芯馳的芯片也支持。

用于Adaptive AUTOSAR開發的NeuSAR acore目前也比較完善了，支持系統功能組件、通信功能組件(支持SOME/IP和DDS)、安全功能組件、診斷和日志組件等。其適配的操作系統有主流用Linux和QNX。適配硬件平臺也很多，包括NXP的S32V和G，IMX6和8，TI的TDA4，Renesas的R-Car H3，Xilinx的Zynq UltraScale+，安霸的CV22，芯馳的G9X以及NVIDIA的Jetson-AGX等，覆蓋面已經很廣了，除此之外，對于特定的平臺，還有額外的配置、代碼生成、編譯等工具支持，比如瑞薩、安霸、FPGA和英偉達。

今年4月，東軟推出針對域控制器的軟件開發平臺——NeuSAR DS（Domain System），其有機地將AUTOSAR CP和AUTOSAR AP、SOA中間件、底層文件系統的支持等融合到一起。針對域控制器的應用提供一個完整一體化的軟件包、工具鏈和開發環境。這樣主機廠和Tier-1供應商既可以將其快速應用于量產項目，也可以通過使用在主流芯片平臺上的NeuSAR DS原型開發系統，甚至直接采用NeuSAR DS的虛擬化版本，快速啟動面向SOA的應用軟件開發。極大地縮短開發周期，節省開發成本。

展望

在汽車行業電動化、智能化、網聯化的浪潮下，相較于燃油汽車時代，拼的是機械功底以及工藝功底，在智能網聯汽車時代，拼的更多的是軟件，不管是操作系統，還是中間件、AUTOSAR等基礎軟件，都能看到國產廠商的身影，雖然當前國內廠商的產品與國際主流產品還有一定差距，但是在隨著國產產品的不斷迭代，越來越強肯定是沒問題的。

審核編輯 ：李倩