虽然硬件供应商为实现汽车的互联功能做出了重大贡献，但用于驱动汽车互联的软件则扮演了更重要的角色。实际上，针对嵌入式系统的软件开发(包括建立原型、调试、测试和验证)在汽车制造过程中占用了大量的时间。今天制造车辆可能要写大约 2千万行代码(已经超过了制造F-35喷气式战斗机所需的代码量)，而根据预计，未来在制造功能丰富的豪华、高端车辆的过程中，所需的代码编写量将会超过1亿行。开发汽车软件将成为汽车生产行业最重要的组成部分。

使用新版 Linux

Linux 操作系统不仅可应用在家用计算机中，它也是许多顶级汽车制造商的首选汽车OSS平台。汽车制造商用Linux系统取代此前的封闭式操作系统，许多领先的汽车制造商都认为，Linux操作系统不仅可以植入多媒体车机单元或信息娱乐系统中，还可以进行远程信息处理、控制仪表板和其他系统。自诞生至今，Linux已经证明其作为服务器操作系统的优势。如今，随着Linux的进一步发展，它变得更像是网络操作系统，而这对远程信息处理和互联的汽车来说是个好消息。

众所周知，Linux推动了智能手机的发展。而移动电话行业中的许多科技进步，现在正在被汽车所运用。Linux平台除了具有强大的网络连接功能外，还可以大大节约成本。在全世界开源代码开发人员的支持下，Linux内核正在不断完善和更新。 “开源”并不意味着大家可以免费使用操作系统，但它一定是指软件开发人员可以开放式地访问其内核。

汽车软件升级

在Linux刚被引入汽车电子系统时，汽车制造商和零部件一级供应商对其保持着观望的态度。汽车的普遍寿命都超过10年，远比智能手机的寿命长。怎样才能保证客户的汽车在不断老化的过程中仍能使用最新的电子产品和应用软件?怎样才能将新款的车载信息娱乐系统(IVI)引入到已经使用了5年的旧版本硬件架构上?

首先，Linux在一定程度上是一种协作的设计环境。有成千上万的软件开发人员一直在从事关于Linux内核与软件协议的工作。世界上没有任何其他操作系统有这样的人力来支持汽车行业不断变化的需求和挑战。汽车制造商能利用这种协作性的开源代码来加速开发用于汽车行业的新技术，并在这个过程中节约成本。

此外，无数的协会和非盈利组织的建立为汽车制造商提供协助，使其不仅能保持软件和应用的更新，而且能符合汽车行业和监管机构制定的严格标准。GENIVI Alliance和Automotive Grade Linux就是其中的两个协会。

实际上，福特汽车公司(以下简称“福特”)已通过GENIVI Alliance发布了其AppLink专有源代码和平台。GENIVI是汽车制造商和零部件一级供应商组成的非营利性组织，他们构建和共享基于Linux的车载信息娱乐平台。GENIVI的主要工作是大力推进适用于Linux平台的软件的规范性，从而为成员提供兼容性更高的平台。尽管Linux的开源的系统，但GENIVI的成员仍可以在开发应用时添加具有差异化内容来建立品牌特色，提供独特的产品与服务(见图1)。随着福特的参与，GENIVI及其成员可以使用可靠的框架对开源IVI平台进行补充，使其与智能手机和平板电脑应用程序进行交互。福特成功了，其SYNC平台可能成为汽车行业开源代码的

标准。

无线软件更新技术现在已经可以使用了，并且该技术也正在进行优化，以便更新车内的远程信息处理和信息娱乐系统。但人们仍对通过车辆通信网络(如CAN)对其他模块编程怀有顾虑，特别是关于安全和内存方面的要求。但确实存在使信息娱乐系统和其他电子模块在车辆的整个寿命期内保持更新的技术。

互联性汽车

如今，车辆内部有大量的电子系统，这当中包含：军用级别的夜视功能(帮助识别横穿马路的行人);高级安全程序(确保气囊在1 μs内弹开);电子稳定性控制系统和ABS防抱死制动系统(帮助引导车辆在恶劣天气下行驶);或备用摄像机和传感器(帮助驾驶员在恶劣条件下查看路况)等。所有这些电子系统都需要控制单元(ECU)进行管理。车辆在添加了IVI系统后，开发人员则要面临车辆内部一系列复杂的连通性挑战。显然，在确定分类和优先级时，汽车的多媒体功能应与重要的安全功能区别对待。

具有连通功能的车辆意味着要搭载更多的ECU。最近的研究表明，在今天的高端豪华汽车中，装备有近100个ECU。并且从8位和16位应用程序处理器迁移到了32位微控制器(MCU)。这对持续降低硬件成本、提升硬件性能和强化车辆功能有重要意义。但连通的车内活动要求ECU处理非常复杂的活动，因此功能全面的汽车操作系统就显得颇具优势。Linux作为将无数功能实现整合的操作系统，显示出光明的前景。

人们一直在努力工作以确保车辆实现更丰富的功能，并且将连通功能与车辆的操控、安全等功能区分开，这往往要利用虚拟机监控程序和虚拟化技术。例如，在虚拟机监控程序中将Linux与经过安全认证的RTOS相结合是一种非常好的方法，这样既可以在单一芯片平台上组合使用混合关键性应用程序，又可以通过整合模块来降低车辆的总体成本。

图2展示了一个应用实例，Mentor Graphics的嵌入式虚拟机管理程序(Mentor Embedded Hypervisor)托管了两个操作系统：第一个操作系统是Mentor Graphics XSe® OPTstackTM和XSe® SuperBSPTM，可用于基于Linux的信息娱乐系统;第二个操作系统是 Mentor Graphics Nucleus® RTOS，可用于支持具有安全功能要求的仪表板或ADAS应用程序。Mentor Embedded Hypervisor是“1类”虚拟机监控程序，专用于嵌入式系统。在这种情况下，Mentor虚拟机监控程序就在Mentor Graphics XSe® AXSBTM硬件参考设计平台上运行。此图描述了Mentor Graphics最近开发的一项概念验证，它集中了多项操作系统技术，为聚集混合关键性软件应用程序提供支持。

对具有连通功能的汽车而言，除了支持与人员安全有关的重要应用程序外，信息安全也日益成为关注的重点。Security Enhanced Linux(SELinux)是一款成熟的Linux组件，现在正在

探讨它在车辆中的内在功能，在这种情况下，最受关注的是信息安全。这也是Linux遥遥领先于专用操作系统的另一个特性。

不断增加的ECU数量及模块合并

随着电子功能的不断复杂，模块合并需求日益凸显。由于向车辆架构中添加了新的ECU，一些问题也随之出现，车辆线束布置的复杂性和重量也随之增加。汽车制造商经常会部署冗余的软件功能，以更好地维持车辆平台的稳定性。例如，车辆上包含支持语音识别的远程信息处理模块;信息娱乐系统承担着识别语音命令和控制的人物。IVI系统可能通过移动设备提供免提功能;此外，在新兴的ADAS、驾驶员座舱信息娱乐系统和驾驶员信息系统之间的传感器输入处理中有大量的公共功能，这可能是需要进行模块合并的另一种情况。

车辆中ECU的数量不断增加更要求系统的标准化，硬件平台的变化也给重新设计软件带来了挑战，可能还要重新设计系统架构，以便在多个模块之间迁移或合并功能。汽车开放式系统架构(AUTOSAR)在这方面做出了突出的贡献，它创建和制定了各种汽车软件架构的开放式标准来解决此类问题。因此，OEM厂商、电气系统供应商、芯片制造商和软件公司组成了AUTOSAR协会。

给用户带来前所未有的体验

连通性不仅指车内ECU之间的信息共享，也指车辆如何与外部世界通信。车辆可能需要连接到蜂窝无线网络;信息娱乐系统通过连接车内的移动设备，访问该设备上的多媒体、应用程序和数据，而且能打开用于建立互联网连接的新选项，从而增强信息娱乐系统的功能。

关于这个前沿领域的两项新兴技术：V2V(车—车通信)和V2I(车—路通信)，统称为V2X。是机器至机器(M2M)的通信形式，它能实现汽车与汽车之间以及汽车与路边基础设施(例如交通信号)之间的自主通信。V2V实际上可让车辆使用短距离无线电交换数据来交流信息，例如交通拥堵、天气状况和施工区域等。还有许多商业应用程序，以及付费项目。V2V可以在驾驶体验中添加全新的安全级别，其前景不可限量。

虽然像V2V这样的车辆通信系统不是ADAS专用的，但它可以有趣地延伸到ADAS 应用程序。这种技术基于专用的近场通信(DSRC)，并采用了同样用于Wi-Fi的未经授权的5.9GHz频段。它可以向附近的车辆发送信息，最远传输距离一般在1 km以内。这种技术最适用于在汽车之间或汽车与路边的信标之间发送和接收信息。就 ADAS的角度而言，V2V代表另一种可用于优化策略和反应的类似于传感器的输入。

当然，V2V和V2I的实用性取决于成本和客户需求。很可能最终将通过政府强制性规定来促进这种技术的部署。在任何情况下，成本都是无法避免的问题。Linux作为开源软件平台可以在持续降低开发成本方面发挥重要作用。而且像GENIVI这样的协会需要进一步确保V2V和V2I是基于被整个行业接受的通用标准构建的。

构建Linux操作系统汽车系统

Linux必然将会作为连通性汽车的重要部分负责部分功能的运行：从信息娱乐系统、车机单元系统，到需要立即启动并具有高度安全性的远程信息处理功能。裸机、RTOS或封闭式汽车操作系统，这些传统领域很快将成为OSS的应用领域。

为了满足当今汽车软件解决方案的需求，OSS解决方案必须首先要有经过验证的内核，如Linux。毫无疑问，要考虑选择Linux作为操作系统，还需要具有极高质量和安全要求的大量自定义软件组件。供应商不仅必须证明自己有经验，能持续提供这些元器件，而且必须能跨所有学科提供工程设计服务，这样才能与零部件一级供应商和其他合作伙伴一起构建最终解决方案。

除了有安全可信的内核，软件平台还必须能满足汽车行业的特定需求。其中不仅包括终端用户可以观察到的性能目标(例如快速启动和图形性能)，而且包括一些系统要求，例如在50 μs内对CAN网络消息做出快速响应等。在有必要时，将高分辨率图形输出到多个显示屏，还需支持模块合并。

汽车在开发方面有很多独特的设计。Mentor Graphics能为全世界的汽车项目提供大规模的自定义解决方案。Mentor Graphics提供的Linux解决方案还包含了Mentor XSe® XStraceTM和SourceryTM Analyzer工具。它们是跟踪系统，可让开发人员深入了解复杂的多核系统，观察实时运行状况，并以更加新颖的方式进行故障诊断。

开发汽车软件解决方案时(见图3)，必须有经过验证的、广受好评的软件和工具。另外，由众多资源和经验丰富的工程师和项目管理者参与开发过程也尤为重要。这些人要有跨学科的知识，能为构建特定的汽车软件提供更多的建议。

除了软件平台外，Mentor Graphics还通过提供硬件平台来进行早期开发并创建概念验证。例如，Mentor的XSe® AXSBTM电路板采用一种中性设计，车辆制造商和零部件一级供应商可以使用它进行应用软件和程序开发。XSe® AXSBTM电路板与相应的XSe® OPTstackTM和 XSe® SuperBSPTM软件平台相结合，可让车辆制造商在开发周期的较早阶段就更深入地参与进来，并通过有效而独特的方式与零部件一级供应商协作。

为何选择 Linux?

IVI系统在最近10年中获得了长足的发展，其不再是只具有旋转调谐器和几个用于预选电台的机械按钮的基本AM/FM无线电广播。今天，除了有可用于广播内容的高度灵活的调谐/预设功能外，还出现了许多新内容，也包括基于互联网的交互式内容。这些新系统可通过使用各种基础技术和操作系统来实现。生产中的IVI系统是从Windows、Linux、来自 QNX 的专用操作系统和其他操作系统创建的。但人们相信，现在的焦点将从技术创造转变为由OEM厂商的意愿驱动的成本优化。在下一个阶段中，Linux被清晰定位为成本最低的选择方案。

由于车辆中的其他系统也随着新的要求而发展，人们将看到一种相似的模式。由于远程信息处理、仪表板和其他电子系统中的新功能部件集是标准化的，并且出于商业原因，Linux可能会在这些系统中成为主流操作系统。

毫无疑问，连通性汽车的旅程才刚刚开始。人们对未来车辆的用途会做一些预测;车辆的所有零部件都会受到影响。这是一种完整的汽车改造，有许多可移动和可互换的配件。可能没有任何其他软件公司能比Mentor Graphics进行更好的定位：用明天的期望满足今天的需求，使连通的车辆成为现实。