面向車載終端的嵌入式可視化集成開發(fā)環(huán)境及其產(chǎn)業(yè)化推廣可行性研究報告

南昌市重點科研與攻關(guān)項目可行性研究報告 項目名稱 ： 面向 車載終端 的嵌入式可視化集成開發(fā)環(huán)境及其產(chǎn)業(yè)化推廣 承擔(dān)單位 ： 中興 軟件技術(shù)（南昌） 有限公司 地 址及郵 編 ： 南昌市高新區(qū)火炬大街 999號高新大廈北樓，郵編 330029 項目負(fù)責(zé)人 ： 葛文韜 財務(wù)負(fù)責(zé)人 ： 鐘德紅 單位負(fù)責(zé)人 ： 蘆東昕 單位傳真 ： 0791 8185900 聯(lián)系人及電話 ： 龍承志8410 填報日期 ： 2006年 9月 20日 - I - 目 錄 1 選題的必要性 . 1 1.1 項目所處技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)政策 . 1 1.2 項目所處技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 1.3 項目技術(shù)先進(jìn)性，對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的推動作用 . 12 1.4 項目目前進(jìn)展情況 . 13 2 技術(shù)方案論述 . 14 2.1 項目創(chuàng)新點及達(dá)到的技術(shù)水平 . 14 2.1.1 項目創(chuàng)新點論述 . 14 2.1.2 項目完成時達(dá)到的技術(shù)水平 . 15 2.2 項目技術(shù)方案論述 . 16 2.2.1 項目主要研究內(nèi)容概述 . 16 2.2.2 嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)解決方案 . 18 2.2.3 可視化集成開發(fā)環(huán)境解決方案 . 22 2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫 . 25 2.2.5 車載信息終端產(chǎn)品及產(chǎn)品開發(fā)模式 . 26 2.3 項目技術(shù)質(zhì)量指標(biāo) . 29 2.3.1 項目產(chǎn)品達(dá)到的主要技術(shù)性能指標(biāo) . 29 2.3.2 通過的國家相關(guān)行業(yè)許可認(rèn)證 . 30 2.4 分階段描述項目執(zhí)行過程中各階段目標(biāo) . 31 2.5 項目經(jīng)費預(yù)算情況 . 32 2.5.1 項目投資總額 . 32 2.5.2 項目已完成投資、項目須新增投資及投資構(gòu)成和投資預(yù)算 . 32 2.5.3 申請科技三項經(jīng)費的使用預(yù)算 . 35 3 項目實施支撐條件 . 35 3.1 項目技術(shù)來源 知識產(chǎn)權(quán) . 35 3.2 項目技術(shù)來源 技術(shù)積累 . 38 3.2.1 中興在嵌入式系統(tǒng)方面的技術(shù)積累 . 38 3.2.2 中興在 Linux 操作系統(tǒng)及集成開發(fā)環(huán)境方面的技術(shù)積累 . 38 - II - 3.2.3 中興在手機(jī)終端及汽車電子方面的技術(shù)積累 . 39 3.3 已具備的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ) . 40 3.3.1 863項目：面向通訊行業(yè)的嵌入式軟件開發(fā)平臺 . 40 3.3.2 信產(chǎn)部電子基金項目：智能手機(jī) Linux 操作系統(tǒng) . 41 3.4 項目實驗、檢測條件 . 42 3.4.1 中興在嵌入式系統(tǒng)方面的實驗平臺 . 42 3.4.2 中興在 Linux 操作系統(tǒng)及集成 開發(fā)環(huán)境方面的實驗平臺 . 42 3.4.3 中興在手機(jī)終端及汽車電子方面的技術(shù)互通 . 42 3.4.4 充分利用已有的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ) . 42 3.5 項目申請單位人才資源情況 . 43 4 項目預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益 . 45 4.1 預(yù)期市場需求 . 45 4.2 預(yù)期盈利水平 . 48 一、項目形成的生產(chǎn)能力 . 48 二、采用量 -本 -利分析法，找出盈虧平衡點 . 50 三、預(yù)計年產(chǎn)量，品種，產(chǎn)值、利稅 . 52 4.3 預(yù)期產(chǎn)業(yè)化前景 . 52 4.4 項目實施風(fēng)險分析 . 53 5 項目預(yù)計社會效益、環(huán)境效益 . 54 5.1 項目經(jīng)濟(jì)和社會效益分析 . 54 5.2 對資源利用情況 . 55 5.3 對人才培養(yǎng)情況 . 55 5.4 環(huán)境影響及效益 . 56 6 附件 . 2 附件 1 中興通訊對本項目的授權(quán)證明 . 2 附件 2 中興軟件配套資金承諾證明 . 3 附件 3 相關(guān)證書 . 4 - 1 - 1 選題的必要性 1.1 項目所處技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)政策 進(jìn)入 21世紀(jì)以來，國際汽車產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生根本性的變化，突出表現(xiàn)為：全球汽車產(chǎn)銷格局發(fā)生轉(zhuǎn)變，美、歐、日等發(fā)達(dá)國家汽車需求增長趨緩，亞太、東歐、南美等新興汽車市場增速趨快。國際跨國汽車集團(tuán) 為適應(yīng)這一變化，正在加緊自身結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快了汽車制造業(yè)向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移步伐，專家預(yù)測 2015年發(fā)展中國家的汽車產(chǎn)量占全球的份額將由目前 25%增加到 48%，這種變化將為發(fā)展中國家的汽車工業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇；市場競爭日趨激烈，營銷理念不斷更新，歐洲、美洲、亞洲成為支持汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大市場，以中國為代表的亞洲更是市場爭奪的重點；技術(shù)創(chuàng)新成為獲得核心競爭力的關(guān)鍵，當(dāng)前國際汽車市場競爭的實質(zhì)就是技術(shù)創(chuàng)新能力的競爭，世界各大汽車公司已把主攻方向從規(guī)模效應(yīng)轉(zhuǎn)向以微電子技術(shù)和信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)改造汽車工業(yè)，特別是汽車電 子技術(shù)將得到更快發(fā)展，汽車工業(yè)將全面進(jìn)入汽車電子時代。 現(xiàn)代汽車技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)融合在一起形成了汽車電子這個最具前景的新興產(chǎn)業(yè)。汽車已經(jīng)不再是簡單的交通工具，而成為現(xiàn)代科技的載體和結(jié)晶。幾乎所有的電子信息產(chǎn)品都可以應(yīng)用于汽車整車，信息技術(shù)在汽車領(lǐng)域的深度應(yīng)用，推動汽車發(fā)生革命性變化，汽車電子由此成為新的經(jīng)濟(jì)增長點之一，也極大地拓展了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，所以發(fā)展汽車電子是推動信息技術(shù)和產(chǎn)品革新的重要途徑。隨著我國汽車市場的快速發(fā)展和汽車電子價值含量的迅速提升，汽車電子產(chǎn)業(yè)將發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)，成為 我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新興支柱產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長點。 為了搶奪國內(nèi)巨大的汽車電子市場，國家出臺了大量的政策并采取切實措施對汽車電子行業(yè)進(jìn)行大力扶持，目前汽車電子已經(jīng)成為國家重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。2004年 5月，國務(wù)院國家發(fā)展和改革委員會頒發(fā)了汽車產(chǎn)業(yè)政策，在該政策的技術(shù)政策部分明確規(guī)定 國家支持汽車電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，積極開展汽車電子產(chǎn)業(yè)，加速在汽車產(chǎn)品、銷售物流和生產(chǎn)企業(yè)中運用電子信息技術(shù)，推動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展 。幾大部委將在全國選擇幾個有發(fā)展?jié)摿Φ膮^(qū)域，成立 汽車電子全國計算平臺 ，形成幾大汽車電子產(chǎn)業(yè)基地，基地內(nèi) 的企業(yè)享受國家相關(guān)優(yōu)惠政策。 2 這些產(chǎn)業(yè)政策的實施，為本項目的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了一個良好的政策環(huán)境。 2004年 6月 1日國家出臺了新的國家汽車產(chǎn)業(yè)政策、國家汽車電子發(fā)展規(guī)劃，明確指出國家將支持汽車電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，積極發(fā)展汽車電子產(chǎn)業(yè)。 并且采取切實行動，在科技發(fā)展計劃中進(jìn)行了重點支持， 為我國汽車工業(yè)擺脫核心技術(shù)空心化 創(chuàng)造了條件和機(jī)遇。 1.2 項目所處技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前國際汽車市場上，汽車電子化競爭非常激烈，電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分普遍。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在國外著名汽車制造廠商中，每輛汽車平均消耗電子產(chǎn)品費用占整車的 30%左右，其中光微處理器多達(dá) 50多個，越是高檔汽車電子化程度越高。汽車電子最顯著特征是向控制系統(tǒng)化推進(jìn)，用傳感器、微處理器 MPU、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個電子元器件及其零部件組成的電控系統(tǒng)，正獲得極其廣泛的市場。 現(xiàn)在 我國汽車工業(yè)步入持續(xù)快速發(fā)展時期，并且隨著能源、排放、安全法規(guī)的日趨嚴(yán)格和客戶對汽車舒適性要求的不斷提高，電子技術(shù)在汽車上的作用越來越重要。汽車的安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化和信息化是未來汽車的發(fā)展趨勢。在汽車技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，汽車電子的作用尤為突出，是開發(fā)新車型、改進(jìn)汽車性能最重要 的技術(shù)措施。汽車上 70%的創(chuàng)新來源于汽車電子，未來汽車電子的發(fā)展將主要集中在動力總成控制、底盤控制、車身控制、主動及被動安全、汽車網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、安全與防盜等方面，并呈現(xiàn)出功能多樣化、技術(shù)一體化、系統(tǒng)集成化和通信網(wǎng)絡(luò)化的特點。 目前國內(nèi)外已經(jīng)有一些企業(yè)和科研院所進(jìn)行了相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)，部分企業(yè)已經(jīng)推出了相關(guān)產(chǎn)品，例如： 1、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院 中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院承擔(dān)的信息產(chǎn)業(yè)部 2004年電子發(fā)展基金的重點項目：“汽車計算平臺技術(shù)框架和發(fā)展戰(zhàn)略”。該項目的主要目標(biāo)是建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車計算 平臺技術(shù)框架和標(biāo)準(zhǔn)體系，加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化力度，提升我國汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)競爭力。該項目根據(jù)現(xiàn)代信息和汽車技術(shù)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化和集成化的發(fā)展趨勢，在系統(tǒng)分析了汽車計算、控制功能及其實現(xiàn)途徑的基礎(chǔ)上，提出了汽車計算平臺的技術(shù)體系框架，使整車的計算和控制實現(xiàn)了 3 系統(tǒng)一體化。 2、東軟集團(tuán) 2005年 6月 16日，東軟集團(tuán)聯(lián)合阿爾派株式會社在大連發(fā)布了進(jìn)軍汽車 電子領(lǐng)域的戰(zhàn)略。據(jù)介紹，東軟和阿爾派合作了 15年，在車載音響領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗。這一次，東軟董事長劉積仁宣布了更加雄心勃勃的計劃，就是以汽車數(shù)字娛樂領(lǐng)域 的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，爭取在 GPS定位等方面謀求突破，并逐步介入汽車電子信息系統(tǒng)其他領(lǐng)域。 嵌入式軟件開發(fā)外包的機(jī)會將在未來很長一段時間內(nèi)存在，這是劉積仁進(jìn)軍汽車電子領(lǐng)域的認(rèn)識論基礎(chǔ)。他告訴記者，中國具有豐富而廉價的人力資源，阿爾派選擇東軟這種國內(nèi)的軟件開發(fā)商，將極大地降低開發(fā)成本。而東軟也在合作的過程中不斷提高自己的研發(fā)能力，從基本的 Coding逐步轉(zhuǎn)向程序整體設(shè)計。 3、飛思卡爾（ Freescale） 飛思卡爾汽車電子業(yè)務(wù)著重在汽車網(wǎng)絡(luò)解決方案、駕駛員信息系統(tǒng)、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)、車身控制模塊系統(tǒng)等解決方案架構(gòu)。 因 MPC5500低成本、柔性化、定量化、高性能的架構(gòu)，飛思卡爾將推廣為動力總成和底盤應(yīng)用，建立以 MPC5500為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺。這也表明，半導(dǎo)體廠商已由單純的元器件供應(yīng)商向系統(tǒng)級解決方案供應(yīng)商轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)汽車電子市場模塊化、系統(tǒng)化供貨的需求。 另外 飛思卡爾攜手 Metrowerks推進(jìn) Linux在汽車娛樂電子系統(tǒng)的應(yīng)用，其硬件采用飛思卡爾面向汽車應(yīng)用領(lǐng)域的 mobileGT架構(gòu)和 Total5200開發(fā)平臺，以Linux支持包 (BSP)對平臺軟件開發(fā)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。 Metrowerks Linux BSP的特長在于 創(chuàng)建多種多樣的聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)品，集無線、圖形、音頻和 GPS技術(shù)等特性于一體。 4、 WindRiver 的汽車電子平臺 成立于 1981 年的 Wind River Systems（ WRS）公司，目前是全球提供嵌入軟件和服務(wù)的著名公司之一。 WRS 為各行業(yè)提供軟件開發(fā)工具、實時操作系統(tǒng)、先進(jìn)的連接手段，包括：電信、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)碼攝像、網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療、計算機(jī)外設(shè)、汽車、工業(yè)測量和控制、航空等領(lǐng)域。汽車電子是 WRS 重點發(fā)展的戰(zhàn)略領(lǐng)域之一， WSR 推出的汽車電子平臺（ Platform AD： Platform for Automotive Devices）如圖 1-2-1 所示，其發(fā)展規(guī)劃如圖 1-2-2 所示。 4 圖 1-2-1 WindRiver 的汽車電子平臺 圖 1-2-2 WindRiver 汽車電子平臺發(fā)展規(guī)劃 WRS 的 Platform AD 的主要特點如下： 多操作系統(tǒng)支持策略，現(xiàn)時支持 VxWorks操作系統(tǒng)和 Linux操作系統(tǒng)； 支持各種主流 CPU，提供豐富的 BSP，如 PowerPC, SuperH, ARM, MIPS, Pentium, XScale、 Freescale MPC5200、 Renesas SH4 and SH4a、 SE SH7751R (Solution Engine) and SH 7770 (Lambic) 等； 可視的、集成的、有好的開發(fā)調(diào)試界面和豐富的工具； 高可靠性、良好的可裁剪性； 5 支持第三方合作伙伴的軟件包。 迄今為止， WindRiver 與許多全球領(lǐng)先的汽車電子廠商都有成功合作，如BMW、 Bosch/Blaupunkt、 Daimler Chrysler、 Delphi、 GM、 Harman/Becker、 Hyundai、Magneti-Marelli、 Nissan、 Siemens VDO、 VW、 Audi、 Opel、 Xanavi、 Visteon等。 另外風(fēng)河將進(jìn)一步加速發(fā)展車載資訊娛樂系統(tǒng)和 telematics 標(biāo)準(zhǔn)，并以此推進(jìn) COMET (Community Enabling Telematics Objectives) 協(xié)作計劃在歐洲的實施。作為車載設(shè)備和 telematics 中間件領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先公司， Wind River 為整個聯(lián)盟提供了滿足汽車市場需求的各種技術(shù)支持。通過與 COMET 計劃中其他公司的緊密合作， Wind River 公司已經(jīng)成為推動汽車工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中不可或缺的一股力量。 5、 Hopen 汽車電子平臺 凱思昊鵬公司開發(fā)的 Hopen 汽車電子平臺 是新一代的智能化的汽車移動應(yīng)用平臺。它以汽車為承載平臺，融合了安全、通訊、資訊、娛樂、導(dǎo)航、辦公、服務(wù)等多種功能，為汽車電子的發(fā)展，起到了巨大的推動作用。 Hopen汽車電子平臺 實現(xiàn)的主要功能如下： 定位服務(wù)：汽車通過 GPS得到車輛當(dāng)前的經(jīng)緯度信息，然后從 GIS中心下載該地區(qū)范圍的地理信息，并在終端上顯示汽車的正確位置； 求助服務(wù)：當(dāng)用戶在車內(nèi)遇到緊急情況時，可以用最快的方式向外界發(fā)出求助信號，通知有關(guān)人員或事故處理中心，實現(xiàn)快速救援； 事務(wù)助理：為汽車用戶提供 一些便利的事務(wù)處理功能，主要包括個人助理和文件傳輸； 支持終端服務(wù)：可以遠(yuǎn)程登錄到辦公室或者家里的計算機(jī)上，在車載終端上訪問計算機(jī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程辦公，以及上網(wǎng)、收發(fā)郵件等； 信息娛樂服務(wù)：為汽車用戶提供信息和娛樂服務(wù)，主要功能包括多媒體播放、移動夢網(wǎng)功能等； 提供汽車電子軟 件系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)工具（ SDK），用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)定制開機(jī)畫面、屏幕保護(hù)、密碼以及其他個性化設(shè)置； 運行平臺： 軟件 采用 LINUX操作系統(tǒng)、硬件采用 INTEL XSCALE。 盡管國內(nèi)外已經(jīng)有一些企業(yè)推出了針對汽車電子的一些軟件產(chǎn)品，但在本領(lǐng)域的競爭主要是是標(biāo)準(zhǔn)之間的競爭，行業(yè)聯(lián)盟之間的競爭，目前的競爭處在初期 6 階段，整個市場處在一個快速發(fā)展期，遠(yuǎn)未達(dá)到飽和競爭狀態(tài)。 為了在市場中贏得競爭優(yōu)勢，一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)聯(lián)盟也隨之出現(xiàn)，下面對其中主要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)境進(jìn)行簡要介紹。 1、 OSEK/VDX 標(biāo)準(zhǔn) OSEK/VDX是由歐洲汽車廠商和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出的一個項目，主要目標(biāo)是定義用于汽車電子的 RTOS、軟件接口、通信功能和網(wǎng)絡(luò)管理等，對汽車電子軟件開發(fā)平臺作了較為全面的定義與規(guī)定，目前這一系列標(biāo)準(zhǔn)已被采納為國際標(biāo)準(zhǔn)（ ISO17356）。 為了解決汽車中軟件含 量增加、在操作系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)方面重復(fù)開發(fā)、軟件工程師的效率不能滿足高質(zhì)量產(chǎn)品的要求等諸多問題，歐洲汽車行業(yè)在 20世紀(jì) 90年代提出了車內(nèi)多控制單元的開放式分布控制標(biāo)準(zhǔn) OSEK/VDX(Open System and Corresponding Interfaces for Automotive Electronics/Vehicle Distributed eXecutive)。其含義是汽車電子系統(tǒng)的開放平臺和統(tǒng)一接口，主要包括操作系統(tǒng) OS、通信COM、網(wǎng)絡(luò)管理 NM和 OSEK實現(xiàn)語言 OIL等四個標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn) 是歐洲汽車行業(yè)先進(jìn)開發(fā)技術(shù)的總結(jié)，提供了將各種先進(jìn)汽車電子設(shè)備有機(jī)集合在一起的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)規(guī)范。 圖 1-2-3 OSEK OS在 OSEK/VDX中的層次模型 OSEK/ VDX操作系統(tǒng)（ OS）定義了一個小的、可伸縮的實時操作系統(tǒng) RTOS，對于存儲容量有限和功能專用的嵌入式系統(tǒng)是非常理 想的。從運行在 8位微處理 7 器上的系統(tǒng)到運行在 32位處理器上的系統(tǒng)都可以使用這個 OS。 OSEK/ VDX的 OS可以對中斷級、系統(tǒng)行為級和任務(wù)級 3個級別的事件進(jìn)行處理。此外操作系統(tǒng)還提供了任務(wù)管理、調(diào)度、事件管理、內(nèi)存資源管理、報警和出錯處理等諸多功能。OS在 OSEK/VDX中的層次模型如圖 1-2-3所示。 OSEK/VDX的通信 COM定義了一個應(yīng)用程序內(nèi)或者應(yīng)用程序之間進(jìn)行任務(wù)間或者處理器之間通信的接口和協(xié)議。該協(xié)議提供標(biāo)準(zhǔn) API服務(wù)，每個標(biāo)準(zhǔn)都可以獨立操作。通信力求獨立于協(xié)議，并使其在任何環(huán)境下都能靈活運用。 與 COM一起最常用的網(wǎng)絡(luò)硬件是控制器局域網(wǎng)（ CAN），它已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，應(yīng)用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域。該規(guī)范并不排除其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)的 TCP/IP協(xié)議、點對點協(xié)議或者其他專用協(xié)議，并且在單一的 COM環(huán)境中，多個硬件網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)可以混合使用。 COM規(guī)范定義了異步通信模型，應(yīng)用程序在恢復(fù)運行之前不必等待消息，并且當(dāng)它得不到請求的消息時，也不會被阻塞，消息的內(nèi)容和使用方法與 COM無關(guān)。 OSEK/VDX網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范定義了監(jiān)控靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的算法，提供了一個控制網(wǎng)絡(luò)管理組件的應(yīng)用程序接口 API，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)提供的狀 態(tài)和配置信息。OSEK/VDX的 NM為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控提供了兩種機(jī)制：一種是通過監(jiān)控應(yīng)用的消息進(jìn)行間接監(jiān)控；另一種是對于特定的網(wǎng)絡(luò)管理利用標(biāo)記機(jī)制進(jìn)行直接監(jiān)控。 OSEK NM的應(yīng)用主要包括 OSEK/VDX NM 與應(yīng)用程序的接口 (API)、節(jié)點監(jiān)控的算法、OSEK/VDX NM 與 OSEK COM 的接口、轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)的算法、 OSEK/VDX NM 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (NMPDU)等。 另外，為了達(dá)到軟件可移植的目標(biāo)， OSEK OIL 規(guī)范提供一種在特定 CPU 中配置 OSEK 應(yīng)用的機(jī)制。每個 CPU對應(yīng)一個 OIL描述， 所有的 OSEK系統(tǒng)對象用OIL 對象來描述。 OSEK 應(yīng)用的 OIL 描述是一組 OIL 對象的組合， CPU 是這些OIL 對象的容器。 OIL 明確地為每個 OIL 對象定義了所有標(biāo)準(zhǔn)屬性。每個 OSEK應(yīng)用可以定義附加的特殊執(zhí)行屬性和引用并限制每個屬性的取值范圍。 OIL文件可以是手寫的或者是系統(tǒng)配置工具產(chǎn)生。 汽車工業(yè) API 標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)是在開發(fā)時間和降低成本、提高軟件質(zhì)量和模塊的可移植性上邁進(jìn)了一大步。不同的一致類、不同的調(diào)度模式和靜態(tài)配置的特征保證了 OSEK/ VDX OS 能廣泛地運用在不同的場合，適用于不同 的硬件。目前已經(jīng)有很多能提供符合 OSEK/ VDX 的操作系統(tǒng)供應(yīng)商，如 WindRiver、 8 Motorola、 ETAS 、 Sysgo、 Accelerated Technologies 和 Realogy 都在推動 OSEK/ VDX 的發(fā)展和應(yīng)用。我國已經(jīng)將開發(fā)符合 OSEK/VDX 標(biāo)準(zhǔn)的汽車電子嵌入式軟件平臺及關(guān)鍵技術(shù)的研究列入 863計劃的軟件重大專項中，以清華、浙大等為代表的高校進(jìn)行了前期的研究，與相關(guān)企業(yè)等合作的產(chǎn)品應(yīng)用也已經(jīng)基本成型，為實現(xiàn)符合 OSEK 標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)和平臺的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。 2、 AutoSAR AutoSAR（ Automotive Open System Architecture，汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)）是由國際知名的幾家汽車、電子和軟件業(yè)界的主要廠商建立起來的行業(yè)組織，該團(tuán)體由德國寶馬、戴姆勒 克萊斯勒及羅伯特 博世等公司于 2003 年 7 月設(shè)立。其宗旨是為了規(guī)范汽車電子產(chǎn)品、軟件和元器件的互通性，為汽車電子控制系統(tǒng)軟件接口和軟件模塊制訂標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)就是 AutoSAR(AutoSAR 軟件架構(gòu)見圖1-2-4)，主要目標(biāo)是：確立汽車廠商及 ECU 廠商開發(fā)軟件所需的通用基礎(chǔ)、統(tǒng)一汽車業(yè)界軟件部件間 的界面等。以此提高以 ECU 為開端的軟件開發(fā)效率、使更新更為容易。 圖 1-2-4 AutoSAR軟件架構(gòu) 目前， AUTOSAR 的核心成員共有 9 家公司，分別是寶馬、羅伯特 博世、德國大陸、戴姆勒 克萊斯勒、美國福特、法國標(biāo)致 雪鐵龍、德國西門子 VDO、 9 豐田汽車及德國大眾。起初， AutoSAR 致力于通過集成諸如操作系統(tǒng)、總線技術(shù)、通信層、硬件抽象層、 API(應(yīng)用編程接口 )和標(biāo)準(zhǔn)庫功能等元素對基本的系統(tǒng)功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。連接這些元素的 粘合劑 是 AutoSar RTE(運行時間環(huán)境 )。AutoSAR RTE 屬于 軟件層，它負(fù)責(zé)管理各種不同服務(wù)和底層硬件的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口。這些軟件接口是特定設(shè)備軟件組件的主要組成部分。 按照 RTE 的定義， RTE 是一種虛擬功能總線，它起到通信中心的作用，ECU 之間所有的信息交換都在 RTE 中進(jìn)行。 RTE 建立在提供諸如操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信等服務(wù)的基本軟件層之上。通過標(biāo)準(zhǔn)外圍控制器抽象層 (SPAL)，這一基本的軟件層實現(xiàn)了對硬件的抽象化。其中， SPAL 包含了微控制器、存儲器和輸入輸出接口的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動程序。此外，通過特定設(shè)備抽象層， SPAL 和底層的 ECU 可以互相通信。這里的特定設(shè)備抽象層包含了外部設(shè)備 的驅(qū)動程序，并提供了 API(應(yīng)用編程接口 )從而實現(xiàn)對設(shè)備及其外圍的訪問。一系列可以直接訪問微控制器資源的復(fù)雜的驅(qū)動程序，如外圍控制處理器和定時處理器單元，還可以檢測傳感器的性能以及實現(xiàn)對執(zhí)行器的控制，包括諸如燃料噴射器之類的對時間要求嚴(yán)格的模塊。 汽車制造商面臨的其它嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)包括減少分布式微控制器的數(shù)量。根據(jù)模擬器件公司的 Steyerl 提供的數(shù)據(jù)，包含所有附加功能的最新的寶馬 5 系列車型擁有 95 個 ECU，其中，每個 ECU 至少包含一個微控制器。應(yīng)用更集成化的架構(gòu)和更多的功能強(qiáng)大的芯片有望簡化整個系統(tǒng)并大大減少 嵌入式處理器的數(shù)量，從而可以降低成本并改善可靠性。 3、 Telematics Telematics 是目前汽車電子行業(yè)蘊涵巨大商機(jī)的一種具有代表性的前沿技術(shù)。簡單的說， Telematics 就是指應(yīng)用無線通信技術(shù)的車載電腦系統(tǒng)。 Telematics是遠(yuǎn)距離通信的電信（ Telecommunication）和信息科學(xué)（ Informatics）的合成詞，按字面可定義為通過內(nèi)置在汽車、航空、船舶、火車等運輸工具上的計算機(jī)系統(tǒng)、無線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航裝置、交換文字、語音等信息的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而提供信息的服務(wù)系統(tǒng)。 Telematics 目前主要應(yīng)用在車載系統(tǒng)上，而最早是想通過提高互聯(lián)網(wǎng)上信息的傳播效率，改善有關(guān)業(yè)務(wù)或政府有關(guān)的公共服務(wù)。因此， Telematics 基本上可以認(rèn)為是計算機(jī)與無線通信技術(shù)的綜合產(chǎn)物。根據(jù)使用目的不同，可分為三種基本類型，即交通信息與導(dǎo)航服務(wù)、安全駕駛與車輛保護(hù)及故障診斷的車輛維護(hù)服務(wù)、娛樂及通信服務(wù)。為達(dá)到上述功能，同時也需要提供全球定位系統(tǒng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（ GIS:Geo-graphic Information System）、智能型交通系 10 統(tǒng)（ ITS:Intelligent Transport Systems）技術(shù)。 除了目前已有的車載音響、車載電話等常用功能，它還可提供衛(wèi)星定位、衛(wèi)星導(dǎo)航、無線 PDA 上網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線電視等等先進(jìn)業(yè)務(wù)，功能非常強(qiáng)大。汽車行駛當(dāng)中出現(xiàn)故障時，通過無線通信連接服務(wù)中心；通過終端機(jī)接收郵件并查看交通地圖，在后座還可以玩網(wǎng)絡(luò)電子游戲。內(nèi)置在發(fā)動機(jī)上的計算機(jī)記錄汽車主要部件的狀態(tài)，并隨時為維修人員提供準(zhǔn)確的故障位置和原因。 目前，整個國際汽車行業(yè)一片繁榮，作為行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)者的美國、歐洲、日本、韓國等國家都以推出具有類似功能的汽車，專業(yè)機(jī)構(gòu)分析，市場前景廣闊。 4、 汽車總線協(xié)議 目前汽車上普遍采用的汽車網(wǎng)絡(luò)有：局部互聯(lián)協(xié)議 LIN（ Local Interconnect Portocol）、控制區(qū)域網(wǎng) CAN（ Cortroller area network 或稱現(xiàn)場控制總線）。正在發(fā)展中的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有高速容錯網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 FlexRay，用于汽車多媒體和導(dǎo)航的 MOST。 圖 1-2-5 主要汽車總線協(xié)議對比 圖 1-2-5 是幾種主要汽車總結(jié)協(xié)議的對比，下面分別對上述協(xié)議進(jìn)行簡單介紹： 1） LIN LIN（ Local Interconnect Protocol）是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用單個主控制器 /多個從設(shè)備的模式，在主從設(shè)備之間只需要一根 12V 的信號線。 最高傳輸速率可達(dá) 20Kbps,典型的 LIN 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)可以達(dá)到 12 個。以門窗控制為例，在車門上有門鎖、車窗玻璃開關(guān)、車窗升降電機(jī)、操作按鈕等，只需要一個 LIN 網(wǎng)絡(luò)就可以滿足要求。而通過 CAN 網(wǎng)關(guān)， LIN 網(wǎng)絡(luò)還可以和 11 汽車其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，實現(xiàn)更豐富的功能。例如中控、安全等。 LIN 的主從式結(jié)構(gòu)不會因為一個從設(shè)備的故障而破壞整個網(wǎng)絡(luò)。目前 LIN 已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，被多數(shù)整車廠商和配件廠商所接受。 2） CAN CAN（ Controller Area Network）是目前使用最廣泛的一種汽車網(wǎng)絡(luò)，從 10萬元以下的國產(chǎn)賽弗到過百萬的奔馳都不同程度的使用了 CAN。有統(tǒng)計顯示，2000 年全球 CAN 節(jié)點的銷售超過了 1 億個節(jié)點。 CAN 總線是一種多主方式的串行通訊總線，最高速率可以達(dá)到 1Mbps，有很高的抗干擾能力。連接于各 個ECU 之間的 CAN 總線實際上是由 CAN 控制器、收發(fā)器和一對雙絞線構(gòu)成。CAN 總線控制器可以撿出各種錯誤并可以讓出錯的單元退出總線，另外 CAN總線還有優(yōu)先級控制可以滿足實時通訊。在一輛汽車?yán)锿ǔＳ袃蓷l或三條獨立的 CAN 總線，速度低于 125Kbps 的 CAN 總線通常用于非關(guān)鍵實時的 舒適系統(tǒng) ，例如天窗、座椅、門窗、空調(diào)和前后燈。一般而言這些系統(tǒng)會先就近連成一個 LIN 網(wǎng)絡(luò)，然后通過網(wǎng)關(guān)與 CAN 總線相連。低速 CAN 總線有自動休眠功能，總線可以讓沒有操作的節(jié)點進(jìn)入節(jié)電模式，在需要的時候再由總線喚醒。高速總線的速度可 以達(dá)到 500Kbps 甚至 1Mbps，主要用于關(guān)鍵實時系統(tǒng)，例如引擎管理、防抱死系統(tǒng)、巡航系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等。高速 CAN 和低速 CAN 通過網(wǎng)關(guān)連接在一起構(gòu)成整個汽車網(wǎng)絡(luò)，通常這些網(wǎng)關(guān)設(shè)在儀表盤。 3） FlexRay X BY WIRE 是未來汽車的發(fā)展方向，簡單得說就是線控操作。該技術(shù)來源于飛機(jī)制造，基本思想就是用電子控制系統(tǒng)代替機(jī)械控制系統(tǒng)，減輕重量提高可靠性。其中 X 是指油門、制動、方向等操作，例如電子油門、電子制動、電子方向控制等等。由于整個設(shè)計思想涉及動力、制動、方向控制等關(guān)鍵功能，對汽車網(wǎng)絡(luò)也就提出了不同要求。 目前存在相互競爭的幾種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 TTP（ Time triggered protocol）和高速容錯網(wǎng)絡(luò) FlexRay。 其中 FlexRay 得到眾多實力廠商例如寶馬、大眾通用支持，最近包括豐田、日產(chǎn)、本田等一些亞洲汽車廠商也加入了 FlexRay 標(biāo)準(zhǔn)組織，使之有可能成為事實標(biāo)準(zhǔn)。 FlexRay 設(shè)計主要要滿足兩方面的要求：首先是可靠性要求。因此FlexRay 采用冗余備份的辦法，分別由兩條總線和兩個網(wǎng)絡(luò)控制單元構(gòu)成一個完整網(wǎng)絡(luò)，每個 ECU 分別和兩條總線相連，正常情況下可以利用雙通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞， 當(dāng)其中一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時也可以由另一個備份網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)通訊任務(wù)。其次 FlexRay 還必須滿足速率要求，發(fā)動機(jī)、制動和方向等控制有很強(qiáng)的實時 12 特性，必須有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率才能滿足。 FlexRay 采用時分多路訪問技術(shù)（ TDMA），將總線劃分成很多時隙，各設(shè)備按照優(yōu)先級占用不同的時隙實現(xiàn)對總線的復(fù)用。同時 FlexRay 支持星型連接和總線連接，對高速設(shè)備可以采用點對點方式與 FlexRay 總線控制器連接，構(gòu)稱星型結(jié)構(gòu)；對低速網(wǎng)絡(luò)可以采用類似 CAN 總線的方式連接。 4） MOST MOST（ Media Oriented Systems Transport）合作組由汽車制造商、視聽設(shè)備制造商、系統(tǒng)架構(gòu)師以及核心構(gòu)件提供商等合作建立。他們共同定義和采納了一組多媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用對象模型。 BMW, DaimlerChrysler, Harman/Becker和 SMSC 在 1998 年創(chuàng)建了 MOST 合作組，以對 MOST 技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。合作組代表了成員們的共同利益。協(xié)調(diào)成員間的工作，以便使 MOST 成為 ISO，SAE， ITS,AMI-C 等組織批準(zhǔn)的車載多媒體標(biāo)準(zhǔn)。 MOST 合作組負(fù)責(zé)開發(fā)和推廣 MOST 技術(shù)。不僅制定了光纖接口和連接器規(guī)范，也發(fā) 布了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的 MOST 平臺規(guī)范。此外， MOST 合作組定義了流模型和相關(guān)類（例如具有輸入輸出功能的帶數(shù)據(jù)的聲音處理對象）、設(shè)備類（例如媒體和通信設(shè)備）等相關(guān)規(guī)范。合作組還發(fā)布了應(yīng)用層的功能目錄（例如媒體播放器、收音機(jī)、瀏覽系統(tǒng)等），并提供了通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和事例實現(xiàn)而定義的基本網(wǎng)管。定義了音頻、視頻，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和通信、高速包傳輸協(xié)議等設(shè)備的驅(qū)動。 MOST采用了先進(jìn)的軟件思想和方法學(xué)，對基于汽車內(nèi)的車載多媒體傳輸提供了統(tǒng)一的解決方案。就協(xié)議發(fā)展的本身而言， MOST和 CAN、 LIN、 FlexRay等協(xié)議一道，構(gòu)成了 針對不同問題的有機(jī)總線解決方案的整體。而 MOST同時，由于其針對問題與其他三個總線標(biāo)準(zhǔn)的問題存在一定差異，也就表現(xiàn)出了一定的獨立性。而這樣的獨立性，由于其技術(shù)上 OO方法學(xué)的支持，具有較強(qiáng)的包容性。同時，業(yè)務(wù)目標(biāo)相對單一，直接得到產(chǎn)業(yè)界的支持，和 D2B與 1394比較起來，能夠維持較長的時間，成為汽車多媒體方面的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。 1.3 項目技術(shù)先進(jìn)性，對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的推動作用 針對汽車電子行業(yè)對提高開發(fā)效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的需求，研制一種 13 支持用戶進(jìn)行可視化系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng)開發(fā)界面，該開發(fā)界面采用所見即所得的設(shè)計思想，為 開發(fā)提供了快速開發(fā)系統(tǒng)的手段。本項目建設(shè)的重點就是研制開發(fā)面向汽車電子的嵌入式可視化集成開發(fā)環(huán)境（ IDE），該 IDE 可以運行在包括windows 在內(nèi)的多種操作系統(tǒng)環(huán)境下，并提供一致的圖形接口和人機(jī)界面，所有的開發(fā)工具都適用于開發(fā)不同類型的汽車電子產(chǎn)品。 本項目將徹底改變上述汽車電子開發(fā)中存在的問題。 本項目的 技術(shù)先進(jìn)性體現(xiàn)在 ： 1) 提供適用不同汽車電子產(chǎn)品的、安全可信的嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核； 2) 通過提供可視化的 IDE 開發(fā)環(huán)境、交叉編譯環(huán)境、最小運行系統(tǒng)、應(yīng)用程序框架、多操作系統(tǒng)支持、多硬件平臺支持等功能 ，使研發(fā)人員能快速、靈活地開發(fā)各種汽車電子產(chǎn)品； 3) 規(guī)范了 LINUX BSP 的開發(fā)，通過制訂統(tǒng)一的 LINUX BSP 標(biāo)準(zhǔn)，來最大限度的重用代碼、減少 BSP 開發(fā)時間； 4) 操作系統(tǒng)支撐系統(tǒng)提供了對 Vxworks、 pSos、 OSEK、 Windows 及 Linux的支持，規(guī)范了應(yīng)用軟件的架構(gòu)設(shè)計，使得原有的應(yīng)用軟件可以無縫從一種RTOS 移植到另外一種操作系統(tǒng)； 5) 創(chuàng)新地設(shè)計了面向汽車電子的層次化、模塊化集成開發(fā)環(huán)境，形成大平臺小產(chǎn)品的開發(fā)模式，該 IDE 具有良好的可配置、可裁減性和可擴(kuò)展性，有效地提高了產(chǎn)品 的市場競爭力； 6) 支持 Kernel 源代碼級的調(diào)試和應(yīng)用程序源代碼級的調(diào)試，且通過提供WINDOWS 環(huán)境下的集成環(huán)境，方便了基于 Linux、 VxWorks 等嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)調(diào)試。 該項目完成后，將在汽車電子核心技術(shù)之一的嵌入式操作系統(tǒng)及其集成開發(fā)環(huán)境等方面全面突破，并形成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件產(chǎn)品。基于這些軟件產(chǎn)品，結(jié)合國內(nèi)整車制造廠在汽車電子上的技術(shù)積累以及中興通訊等設(shè)備廠商在網(wǎng)絡(luò)、終端等產(chǎn)品上的優(yōu)勢，將能夠快速地推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車電子產(chǎn)品，從而打破國外公司在這個領(lǐng)域上的壟斷地位 ，擴(kuò)大國內(nèi)廠商在汽車電子市場上的份額，并帶來了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。 1.4 項目目前進(jìn)展情況 嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)在車載電子系統(tǒng)，如車載信息終端、車載多媒體設(shè) 14 備、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、行車記錄儀、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面具有非常大的應(yīng)用空間。ZTE Embsys是中興通訊在 Linux 的基礎(chǔ)之上開發(fā)的一整套嵌入式系統(tǒng)解決方案，其最大的特點在于保留了 Linux 操作系統(tǒng)兼容性、可移植性、可擴(kuò)展性的前提下，實現(xiàn)了硬實時的用戶任務(wù)支持，并提供 OS 支撐系統(tǒng)（ OSS）調(diào)試跟蹤工具、集成開發(fā)環(huán)境、通用組件等豐富的支持。 ZTE Embsys系統(tǒng)部分由 Klib-C模塊、 KTH 庫模塊和 Embsys 內(nèi)核組成，其中 KLIB-C 模塊提供基本的 Libc-C庫函數(shù)的支持； KTH 模塊提供內(nèi)核線程管理、信號量管理、對象管理、日志機(jī)制和內(nèi)存管理功能，并提供基于內(nèi)核的 Shell，以方便對應(yīng)用的調(diào)試； ZTE Embsys內(nèi)核管理硬件并提供系統(tǒng)服務(wù)支持。另外 ZTE Embsys還實現(xiàn)了以下功能： 支撐子系統(tǒng)：包括操作系統(tǒng)適配軟件模塊、調(diào)度管理軟件模塊、進(jìn)程通信軟件模塊、內(nèi)存管理軟件模塊、定時管理軟件模塊、文件系統(tǒng)軟件模塊、異常處理軟件模塊、系統(tǒng)監(jiān)控軟件模塊、分級 打印軟件模塊、命令行軟件模塊等功能； 集成開發(fā)環(huán)境：提供對實時 Linux 內(nèi)核以及構(gòu)建在其上的應(yīng)用程序的調(diào)試功能，并提供圖形化的調(diào)試開發(fā)環(huán)境； 通用組件：提供嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等通用組件； 自動測試工具子系統(tǒng)：提供基于消息的自動測試功能，可以通過 TCL腳本設(shè)計測試用例，并分析返回的消息； 到目前為止， ZTE Embsys系統(tǒng)已經(jīng)成功運用在電信系統(tǒng)設(shè)備和終端設(shè)備上，包括 ZXR10 T64 高端路由器、 CDMA 2000 1X 基站系統(tǒng)、 ZXA10 ADSL Modem、高端智能手機(jī) E3 等。 2 技術(shù)方案論述 2.1 項目 創(chuàng)新點及達(dá)到的技術(shù)水平 2.1.1 項目創(chuàng)新點論述 本項目 的主要創(chuàng)新點包括 ： 1) 提供適用不同汽車電子產(chǎn)品的、安全可信的嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核； 15 2) 通過提供可視化的 IDE 開發(fā)環(huán)境、交叉編譯環(huán)境、最小運行系統(tǒng)、應(yīng)用程序框架、多操作系統(tǒng)支持、多硬件平臺支持等功能，使研發(fā)人員能快速、靈活地開發(fā)各種汽車電子產(chǎn)品； 3) 規(guī)范了 LINUX BSP 的開發(fā)，通過制訂統(tǒng)一的 LINUX BSP 標(biāo)準(zhǔn)，來最大限度的重用代碼、減少 BSP 開發(fā)時間； 4) 操作系統(tǒng)支撐系統(tǒng)提供了對 Vxworks、 pSos、 OSEK、 Windows 及 Linux的支持，規(guī)范了應(yīng)用軟件的架構(gòu)設(shè)計，使得原有的應(yīng)用軟件可以無縫從一種RTOS 移植到另外一種操作系統(tǒng)； 5) 創(chuàng)新地設(shè)計了面向汽車電子的層次化、模塊化集成開發(fā)環(huán)境，形成大平臺