5分钟，带你了解汽车操作系统

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引

在智能网联的汽车浪潮下，软件定义汽车的理念已经成为共识。未来决定汽车个性化差异的不再是汽车的马力大小，是否真皮沙发座椅，机械性能好坏。而是人工智能、大数据和云计算技术的综合体，而承载实现这一切的基石就是车载操作系统。

操作系统(Operating System, OS)是指控制和管理整个计算系统的硬件和软件资源， 并合理地组织调度计算机的工作和资源，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的 程序集合。

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分道扬镳

我们知道在一辆汽车上存在着上百个控制器，从发动机，变速箱，电动机，ESP，到中控大屏，车机系统，车道辅助等。根据被控对象的不同，大体可以分为两类：

• 汽车电子控制：通过直接向执行机构(如电子阀门、继电器开关、执行马达 等)发送指令，以控制发动机、变速箱、动力电池等协同工作的系统。这类系统对实时性的要求非常高，而且一般都会有功能安全等级的需求

• 车载电子设备:如仪表、中控、抬头显示(HUD)、流媒体后视镜等。这类系统 常与用户体验相关，不直接参与汽车行驶的控制决策，对车辆行驶性能和安全影响较小

由于两者对实时性要求的差异，操作系统逐步演化出了两种类型，Real Time Operating System，简称RTOS，与Time-sharing Operating System的分时操作系统。

实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系 统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。常见的RTOS如：Ucos，Free Rtos等。

分时操作系统是一种联机的多用户交互式的操作系统。一般采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力，我们现在使用的PC操作系统就是基于这种方式。

举个例子，拿安全气囊控制器来说，由于这是与安全相关的关键功能，极小的时间误差（太早或太迟）都会产生灾难性后果，甚至导致人员伤亡，所以必须使用实时操作系统；对于车载终端来说，我们可能需要一边打电话，一边进行实时导航，所以使用分时操作系统。

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殊途同归

理论上两个操作系统有着本质的区别，但Hypervisor(硬件虚拟化技术，提供虚 拟平台支持多操作系统)的出现，让两者出现了“融合”。

通俗来讲，Hypervisor是一种将操作系统与硬件抽象分离的方法，以达到host machine的硬件能同时运行一个至多个虚拟机作为guest machine的目的，这样能够使得这些虚拟机高效地分享主机硬件资源。

Hypervisor的出现使得“多系统”的概念成为了可能，只要资源足够，我们就可以在控制器上安装多种不同类型，不同种类，不同供应商的操作系统来满足上层功能的需求。比如我们可以在智能座舱域控制器中，装上ASIL QM的信息娱乐系统，也可以添加满足ASIL B/C的ADAS实时操作系统。

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三足鼎立

目前汽车底层操作系统，格局较为稳定，主要玩家为 QNX(Blackberry)、Linux(开源基金会)、 Andorid(Google)。对于座舱域这类对功能安全和信息安全要求较低的控制器，国内多基于安卓/AliOS 开发， 国外多基于 Linux 开发；而有着高实时，安全性的自动驾驶控制器目前仍多以 Linux/QNX 开发为主。

系统	占有率	优势	劣势	合作厂商
QNX	约50%	安全性，稳定性极高，符合车规级要求	商业软件，需要授权费用，只应用在较高端车型上	通用，克莱斯勒，凯迪拉克，雪佛兰，雷克萨斯，路虎，保时捷，奥迪，宝马，大陆，博世等
Linux	约20%	免费，灵活	应用生态不完善，技术支持差	丰田，日产，特斯拉
Android	目前较低	开源，有强大的移动生态环境	安全性较差，无法适配仪表盘等安全要求高的部件	奥迪，通用，蔚来，小鹏，吉利，比亚迪，博泰，英伟达等
WinCE	约16%	Windows应用开发便利	即将退出历史舞台	福特Sync 1， Sync2等

QNX 是一款微内核、嵌入式、非开源、安全实时的操作系统。因其内核小巧，运行速度极快，具有独特的微内核架构，安全和稳定性高，是全球首款通过 ISO26262 ASIL-D 安全认证的实时操作系统，常用于安全稳定性要求较高的数字仪表中。凭借其安全、稳定等优势占据市场较高份额，超过1.75亿辆汽车使用了QNX 系统。

Linux 是一款开源、功能更强大的操作系统。Linux 具有内核紧凑高效等特点，可以充分发挥硬件的性能。它与 QNX 相比最大优势在于开源，具有很强的定制开发灵活度。我们通常提的基于 Linux 开发新的操作系统是指基于 Linux Kernel 进一步集成中间件、桌面环境和部分应用软件。Linux 功能较 QNX 更强大，组件也更为复杂，因此 Linux 常用于支持更多应用和接口的信息娱乐系统中。

AGL（Automotive Grade Linux）是一个协作性开源项目，它将汽车制造商，供应商和技术公司召集在一起，以加速开发和采用针对互联汽车的完全开放的软件堆栈。AGL以Linux为核心，正在从头开始开发一个开放平台，该平台可以用作事实上的行业标准，以实现新功能和新技术的快速开发。AGL 早期主要为丰田、本田、日产等日系厂商，随着 2019 年大众、现代汽车的加入，AGL 势力规模逐渐壮大。截至 2020 年 3 月，国内已有 中国移动、上汽集团、德赛西威、中科创达等公司加入了 AGL，成员总数超过 150 个。

Android 是由 Google 公司和开放手机联盟基于 Linux 开发的操作系统，被称为基于 Linux 开发的最成功的产品之一，应用生态最为丰富，主要应用于移动设备。Android 手机上的 APP 不需要经过大的修改就可以应用在车机上，有利于国内互联网厂商切入汽车领域，快速建立起车载软件生态。尤其是各大互联网巨头、自主品牌、造车新势力 纷纷基于 Android 进行定制化改造，推出了自己的汽车操作系统，如阿里 AliOS、百度 小度车载 OS、比亚迪 DiLink、蔚来 NIO OS、小鹏 Xmart OS 等。

结

车载操作系统是“软件定义汽车”的基石，是应用功能的平台。狭义的操作系统格局已定，各家玩家正基于已有的平台，努力打造个性化的标签。我相信未来一定会出现一个类似于Apple store的汽车APP商店，每个消费者都可以订阅自己的想要的服务，实现汽车 = “大手机 + 4个轮子”的愿景。