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中国汽车基础软件发展问题与挑战

本文节选自AUTOSEMO发布的《中国汽车基础软件发展白皮书1.0》，后台回

复“AUTOSEMO”，获取完整版。

软“件是人类历史上最奇特的产物之一，它和其他事物截然不同，以至于拿任何事物来比喻软

件，都给人以不够贴切的感觉，软件的自动化运行能力和几乎零成本复制能力给人们带来了前

所未有的便利。”

-《大教堂与集市》

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技术问题

随着汽车智能化、网联化的不断发展，整车电子电气架构发生了翻天覆地的变化，从过去的分

布式架构逐渐过渡到基于域控制器的架构，未来还会向基于中央电脑的架构方向发展。这一变

化使得ECU功能区域集中化，而功能集中化使得车内控制系统趋于形成统一的软件架构标准及

通用的硬件平台，各类控制功能逐渐演变为统一平台下的各类应用。

对于汽车基础软件来讲，如何满足整车电子电气架构变化的需求，是值得业界深入探讨的关键

问题。一方面，基础软件平台需要统一标准并兼容不同整车厂的应用场景，另一方面，基础软

件平台安全性需要重点加以考虑，并给出系统性解决方案。

无论是域控制器架构还是基于中央电脑的架构，整车功能设计都离不开高性能计算单元。高性

能计算单元的引入增加了基础软件平台的复杂度，整车功能设计如何把握和驾驭这种复杂度成

为首要问题。同时，基于SOA的整车设计和功能服务化理念也对基础软件平台产生了重要影

响，如何满足新的设计和功能，实现未来需求也是亟待解决的问题。

智能网联化对汽车通信技术提出了大带宽和高实时性的要求。通信协议栈是汽车基础软件平台

的重要组成部分，基于CAN总线的信号传输已经无法满足全部需求，而新型总线的各类传输协

议标准（如：TSN）还在不断完善，上层应用协议的应用生态还没有构建完成，各整车企业在

SOME/IP、DDS、PCIE的协议应用仍处于论证阶段，这些不确定性都给基础软件平台的发展带

来挑战。

面对诸多的技术问题和挑战，各大整车厂和软件服务商对汽车基础软件的发展路径有着不同的

声音，也是业内讨论的持续热点。针对目前我国汽车基础软件遇到的发展路径选择和技术实现

方案问题，我们给出如下建议：

对于底盘和动力系统，由于功能设计高度实时性，基础软件平台需要搭载实时精简内核的操作

系统，同时设计需要充分考虑功能安全。

对于智能驾驶和互联功能的应用，硬件采用高性能计算单元是未来趋势，而基于高性能计算单

元的软件开发需要搭载复杂操作系统，例如：Linux、QNX、VxWorks等。由于上层应用开发需

要基础软件平台提供统一接口，多种操作系统的共生需要开发Hypervisor。为了满足这类需求，

基础软件平台中的车载操作系统、Hypervisor和中间件需要进行无缝集成，并且兼容不同应用

开发，建议进行统一规划，推荐基于现有商业化软件进行个性化定制，减少重新设计带来的成

本浪费，避免软件生态的不畅。

对于娱乐和座舱系统，由于功能开发偏用户体验，而且行业应用百花齐放，很难统一化，建议

基础软件平台多参考互联网的技术应用，同时基于不同场景的应用，建立汽车特有的标准体系

和基础软件平台。

技术实现方案是汽车基础软件研发的关键因素，决定了相关技术和产品能否成功量产并被市场

所接受，针对汽车基础软件技术实现涉及的主要内容，概要综述如下：

1.1虚拟技术

Hypervisor是一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层，可允许多个操作系统

和应用共享硬件。Hypervisor的主要用途是通过限制或允许访问CPU、内存和外设等片上资源

来定义每个虚拟机可用的功能。Hypervisor可以为每个虚拟机分配不同的资源。例如，CPU上

的处理时间可以划分为多个时片，并根据需要分配给不同的虚拟机，一个虚拟机可以访问多个

CPU内核。类似地，存储器和外设可以共享或分配给单个虚拟机。虚拟机无需知道或根本不知

道彼此的存在，并且无法访问未提供给它们的资源。因此，Hypervisor也称为虚拟机监控程序

(VMM)。

Hypervisor可以划分为两大类。一类是直接运行在物理硬件之上的。例如一个MCU中的A核和

M核，A核运行在Linux系统和AP的方案，M核运行在AUTOSAROS和CP的方案，通过

Hypervisor实现A核和M核的划分。另一类是运行在另一个操作系统中。例如在Linux系统中移

植AUTOSAROS，实现