汽車製造商都想開發自家OS?

作者 : Junko Yoshida,EE Times首席國際特派記者

當意識到軟體是汽車產業面臨的最大挑戰時,包括 Volkswagen和Hyundai在內的汽車製造商都開始學習特斯拉,努力開發屬於自己的作業系統平台…

特斯拉(Tesla)在傳統原始設備製造商(OEM)和Tier 1供應商中的排名一路攀升。當意識到軟體是汽車產業面臨的最大挑戰時,包括福斯(Volkswagen)和現代汽車(Hyundai)在內的汽車製造商都開始學習特斯拉,努力開發屬於自己的作業系統(OS)平台。

想實現這個目標無疑非常困難,甚至有些異想天開。這些汽車公司要想和特斯拉競爭,需要的不只是為數位化駕駛艙進行「軟體空中升級」(OTA),或是提供獨特的使用者介面,他們需要的是一個成熟的汽車作業系統。

汽車製造商需要的軟體平台應能解決日益增加的車輛功能和安全問題,這正是在矽谷創立並成長的特斯拉所擅長的領域。

2020年11月底,位於德國Erlangen的Elektrobit發佈了業內首個軟體平台EB xelor。與此同時,位於奧地利維也納的TTTech Auto也為汽車製造商推出了一個軟體平台MotionWise。TTTech Auto將其描述為「一個可以保障自動駕駛安全性的軟體平台」,TTTech Auto還發佈了「Car.OS」作為MotionWise的擴展,目的是協助汽車OEM獨立開發汽車作業系統。

儘管EB xelor 和MotionWise有所不同,但他們都推動了汽車製造商安全、高效地開發下一代軟體和汽車架構。

Elektrobit是為汽車產業提供嵌入式軟體的龍頭供應商,該公司透露,EB xelor除了包含開放原始碼軟體和協力廠商的軟體,還包含經過Elektrobit生產驗證的軟體。

TTTech Auto稱他們的軟體平台為「自動駕駛車的安全大腦」。該公司解釋,MotionWise實現了平台和軟體在各種車輛產品線和型號中的重複利用。

各種軟體協同工作

經驗豐富的汽車產業分析師Egil Juliussen告訴筆者,TTTech Auto和Elektrobit都在朝著相似的方向努力。他們意識到OEM非常缺乏軟體資源,並且急需這方面的幫助。

Juliussen注意到在智慧型手機或任何電腦系統中,大多只有一個中央處理器(CPU)用以控制整個系統。然而,控制汽車系統卻複雜得多,因為每種汽車型號中都包含非常多的電子控制單元(ECU),分別控制這輛車的不同部分,每個ECU上又運作著不同的軟體。不過,就整車而言,在不同CPU上執行的各種軟體必須協同工作,圖1顯示汽車內ECU數量的演變。

 

圖1:汽車內ECU數量的演變需要「針對服務且可保證即時性的架構」。

(來源:TTTech Auto)

 

TTTech Auto認為,在一個系統中,不同軟體的「協同工作」是 「必要」的。

筆者與TTTech Auto技術長(CTO) Stefan Poledna透過電子郵件進行了交流。Poledna表示:「目前,我們看到朝著軟體定義的汽車發展這一趨勢十分明朗。」他補充:「此外,隨著軟體複雜性的快速增加,開發複雜軟體的能力不足,產業需求卻極大。」

Poledna認為,只有重複使用軟體,並採用諸如MotionWise之類的汽車軟體平台,才能彌補這種差距。

Elektrobit和TTTech Auto都堅信,汽車製造商應該把基礎軟體的探索和研發交給像他們這樣的嵌入式軟體平台專家。Poledna預測,OEM未來會因為給客戶提供不同的功能而產生差異化。這些功能的開發會佔用大量資源,因為它們必須以越來越快的反覆運算週期進行部署,並且需要從研發一開始就保證安全性。

 

圖2:具有時間感知的MotionWise架構。

(來源:TTTech Auto)

 

特斯拉的作業系統

特斯拉尚未在細節上透露其自行研發的汽車作業系統,但Frost & Sullivan的一組分析人員最近對這個作業系統進行了分析。他們發現特斯拉的作業系統是從零開始建構並發展起來,因此在軟體發展中更加靈活。Frost & Sullivan執行合夥人Sarwant Singh表示,特斯拉可以提供更好的性能和電力功能,並減少了訪問閘道器的次數,從而更好地保護其車輛免受網路安全的威脅。

最近,Singh在《富比士》(Forbes)的投稿文章中寫道,所有分區實際上都是基於一個作業系統建立起來的,這是一種截然不同的設計方法。只有非常精通軟體的科技公司才能做到這一點,這使特斯拉相較其頭號競爭對手擁有巨大的優勢,在技術上領先六到七年。

Singh總結:「展望未來,每家汽車公司都會嘗試研發作業系統平台,比如 Volkswagen就正在嘗試 (雖然進行得不太順利)。」

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車載RTOS呢?

TTTech Auto並不希望汽車放棄使用QNX這樣的傳統即時作業系統(RTOS),然而,只使用RTOS卻不能滿足當今汽車對綜合性軟體的需求。Poledna指出:「我們已經看到汽車對許多附加服務的需求,這些服務都需要在可重複使用的中介軟體的基礎上提供。」

TTTech Auto新創立的Car.OS部門的任務是為汽車製造商開發「業內一流的汽車作業系統」。 Poledna解釋:「TTTech Auto即將推出的Car.OS系統可以在QNX或者其他任何RTOS上運作,同時,我們將繼續與業內的生態系統及夥伴合作。」他並指出,TTTech Auto已準備好提供程式設計業務,這將為OEM帶來諸多好處。

現代汽車也宣稱與Nvidia合作推出公司自主研發的「連網汽車作業系統」ccOS。被問及現代汽車時,Poledna拒絕置評,稱自己不能討論還處於開發中的OEM汽車作業系統。但是,他強調:「TTTech Auto作為一個中立的軟體公司,所推出的Car.OS解決方案的主要優勢在於,它對所有OEM和Tier 1供應商開放。」

Poledna補充,TTTech Auto認為這不只是為汽車製造商提供了新的作業系統,還提供了一種可重複利用及協同工作的解決方案,以及一個足夠靈活的平台來為OEM客製專用功能。

例如,TTTech Auto的系統平台可以在雲端對車輛的相應行為進行100%的測試。Poledna指出:「哪怕在超即時情況下,我們也可以為軟體在迴路(software-in-the-loop)進行完全真實的測試。」

也許更有意義的是,該公司正在使此類程式能夠在「複雜的多SoC和多SoC ECU」上執行。

即時保證

MotionWise是TTTech Auto為自動駕駛設計的旗艦軟體平台,它的最大優點是提供即時保證。該公司解釋,MotionWise「在全球範圍內提供有保證的低延遲服務,而不必考慮系統負載。」

其主要功能包括:「時間感知」(time-aware)平台架構、多種環境下的端對端保證、系統安全、系統自動執行,以及採用特定流程進行即時處理。

MotionWise透過提取硬體和作業系統,推出了與汽車開放系統架構(AUTOSAR)相容的多SoC平台,從而為應用程式提供了標準化的使用者介面。

「設計安全」是另一個方面。該公司稱,MotionWise平台能夠保證其關鍵功能持續有效且保持最高性能,並使任何符合最高安全標準的系統免受干擾。

無論是Elektrobit還是TTTech Auto,這些軟體平台供應商都希望OEM能夠開發自己的軟體定義汽車。

(參考原文:Every Carmaker Wants Its Own OS: True or False?,by Junko Yoshida)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年3月號雜誌

 

 

 

 

 

 

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