餍足汽车长途信息处理惩罚处罚需求的汽车级Linux利用体系

    小序：与生俱来的稳固性、功率节流以及可以大概根据须要装载配置驱动步调等技能长处让Linux非常得当于长途信息处理惩罚处罚和驾驶者界面应用。

　　对下一代长途信息处理惩罚处罚配置的筹划工程师来说，嵌入式Linux在贸易和技能上的上风非常有吸引力。直到近来，嵌入式Linux技能仍缺乏长途信息处理惩罚处罚市场合需的确定性、启动时间性能和电源办理本领。但如今，汽车级Linux则是将来汽车电子所必须的。

    长途信息处理惩罚处罚是一个涵盖性术语，代表数量浩繁的汽车和驾驶者信息体系和办事。主动告急召唤和位置标示是此中的关键部分，但紧接其后的是长途汽车沉寂和跟踪体系、蹊径导航、及时交通消息、专用移动消息以及管家办事，包括主动预定宾馆和饭店、预定车位和付出车位用度等。在不久的将来，驾驶者有望可以大概点播音视频下载(雷同于用个人私家私家谋略机和手机举行下载)。别的，汽车制造商对长途诊断和维修办事越来越有兴趣，以便进步汽车的可靠性和最低红利。

    当前，长途信息办事通过一个专用的车内硬件(通常被称为“黑匣子”)举行利用。这个黑匣子通常包括一个具有硬连接天线的环球定位体系(GPS)汲取器、一此中间微处理惩罚处罚器和一个连接主流外部蜂窝网络底子步伐的通讯板。

    如今，很多技能正生长成须要采取下一代GPS汲取器和通讯板，以支持卫星定位(欧洲将在2009年拥有本身的卫星网络)和电信方面(升级到3G，这种蜂窝网络正在创建当中，并且802.11“Wi-Fi”和卫星通讯也正被广泛采取)的最复生长。全部这些进步都意味着在当前模式下，变革大概升级整个黑盒子将很常见。

    本地市场的偏爱标题变得越来越告急了，由于北美的驾驶者已经开始定购国度卫星无线电广播体系，而欧洲的驾驶者则喜好数字音频广播(DAB)体系。这两个广播体系只管具有完全差别的特性，但都须要与构成长途信息处理惩罚处罚体系紧张接口的驾驶者信息体系的别的部分举行集成。

   这种变革须要很高的资源，因此将种种元件嵌入到内核汽车电子架构的遍及趋势被以为好坏常有效的办理方案，由于单个元件大概很快被代替，而一组元件则不会。

   巨大性需求

   这些地区性需求和长途信息办事的快速生长给体系筹划者和体系集成者带来了綦重綦重沉重包袱，相称告急的缘故因由是车内硬件体系的单一源头险些是未知的。一个典范的环境是美洲豹Jaguar的驾驶者信息体系，该体系连合了三菱公司的触摸屏与摩托罗拉公司的免提德律风体系、Clarion公司的导航体系、Visteon公司的语音启动以及Harman-Kardon公司的音频体系等。因此，体系筹划者将这些独立的产品逐个模块地集成在一起。只要这种巨大系同连续作为高端汽车的配置，这种开辟要领便是可以承继的，由于高端汽车的开辟预算大，恳求构建模块数量少，以是可容许采取这种开辟要领。 

   然而，随着长途信息处理惩罚处罚技能垂垂在利润较低、产量更高的汽车中得到应用，当筹划工程师可以大概利用平常的硬件和软件平台加快集成并创建快速配置的架构时，分水岭就出现了。将来的车内体系将依赖这么一个平台：在这个平台上，来自最切合渠道的硬件和软件，能以最小的开辟资源为购买它们的驾驶者带来最大好处。

   除了范畴经济的底子贸易逻辑和这些平台的机动筹划性之外，它们还增长了严格的沉寂性典范恳求。这种利用底层平台的要领，可实现快速测试周期和对重复利用很关键的模块化构建块。逻辑上说，在全部层次上利用大众利用平台(硬件和底子软件的组合)的应用将最为有效。

   环球最大的汽车电子组件提供商Delphi公司几年之前曾声明支持一种大众的开放谋略平台，这是该公司2000年后的又一次声明。在2000年的那次声明中，他们宣称与瑞典电信公司爱立信连合开辟一系列他们称之为的“即插即用”的长途信息处理惩罚处罚和驾驶者信息办事。当时Delphi在媒体咨询会上颁发的贸易模式，代表了汽车长途信息处理惩罚处罚和多媒体体系的分外体系需求。这种模块化体系基于一种开放平台，并恳求选用和组合的硬件来自这些元件列表：微处理惩罚处罚器和干系IC(200至500MIPS)、存储器(128MB SDRAM和128MB闪存)、电磁兼容性(EMC)、算法处理惩罚处罚结果、表现结果(从Q-VGA 到VGA+)、谋略机孕育孕育产生的图形、针对CD-ROM和DVD的ATAPI、MPEG接口，以及关电模式I2C、 I2S、RS-232、IrDA、CAN、J1708、MML、PCMCIA、PCI、USB、AC97、SPI等。

   增长到这个列表中的软件结果包括Java兼容性、兼容POSIX的及时利用体系(RTOS)、导航、语音处理惩罚处罚、视频处理惩罚处罚以及具有车内数据总线的通讯。为确保汽车体系的结果并优化功耗和散热，每个模块的电源都可在软件控制下打开或关断。别的，体系被筹划成可以大概充分升级以提供所需的确定性级别，如许不须要定制内核平台，便可根据差别范畴大概差别模块提供种种特性级别。

   开放源代码

   由于可更好地适应电子市场生长步调所需的创新周期和需求，以是开放源代码软件是汽车制造商天然而然的选择。可升级架构的关键特性和快速的技能转移为广泛采取Linux作为利用体系平台创造了机遇。

    Linux能提供构建开放源代码和可升级车内架构的须要底子。作为一种利用体系，Linux固有的稳固性将支持全部开辟。向基于进程的开辟要领转移恳求Linux平台具有更多长处，它必须能餍足驾驶者所渴望的复位快速启动和对来自CAN、串行大概MOST总线的车内信息的快速相应。由于其独特的处理惩罚处罚模式，Linux能处理惩罚处罚局部妨碍而不会导致大范畴的体系瓦解，并且能从这些妨碍中光复。Linux还具有广泛的可用性，因此在开辟来自外部需求的兼容性硬件和软件时不会有恣意停滞，这意味着与别的开辟模式相比，它的体系集成和资源控制是可预测的。Linux使受人欢迎的开放标准利用体系成为大概，在这些利用体系中最驰名的是POSIX和由IEEE开辟的便携式利用体系接口，后者如今以第二级情势的IEEE Std 1003.1 2004 版颁发。

    稳固性是Linux的关键长处，这种稳固性根植于其内核架构中。在Linux利用体系中，差别的应用步调相互断绝，并与内核Linux内核断绝。这种断绝处理惩罚处罚可确保体系任务不会被平常用户粉碎，并由正常运行在Linux利用体系上的硬件举行实行。这种硬件，分外是存储器办理单位(MMU)，如今在很多嵌入式处理惩罚处罚器中都具有，并且可提供内核可驻留的假造地点范畴。这个假造地点范畴被映射到物理存储器，MMU对假造地点范畴举行监控以确保正确地对这个地点举行存取访问。当访问地点超过跨过这个范畴时，MMU将发送一个非常信息给利用体系并对之举行处理惩罚处罚，以保卫用户代码粉碎物理存储器的别的地区。Linux利用体系还利用MMU支解每个用户处理惩罚处罚。原形上，利用用户可以利用的办事以致可以提供一个支解的配置驱动步调，以便很容易地在运行当中举行升级，并使关键配置驱动步调不会粉碎别的体系和应用办事。这意味着体系任务与用户任务是断绝的，前者不会受后者影响。它们以致有大概配置成可自我修复和主动重启。汽车驾驶者渴望体系具有划一的稳固性，开放源代码的硬件和软件则为实现这种办事级别提供了最大大概性。

    Linux内核比一样通常RTOS内核大很多，通常须要占用600KB~1.2MB存储空间，但是在这个范畴内，可以定制Linux来提供多种办事与结果，从而成为长途信息处理惩罚处罚应用的精良选择。Linux的模块化架构组合了BusyBox(一种嵌入式应用东西包，它在一个可实行步调里包括很多标准Unix东西)等特定嵌入式东西，可包管得到“最得当”的结果，并同时确保体系的微办理资源还是可办理的。倘若差别尺寸类别的汽车渴望具有差别级别的原始配置和更新硬件，那么这种内核机动性对汽车制造商是很须要的。

    按须要加载/卸载配置驱动步调

    使Linux非常得当于长途信息处理惩罚处罚和驾驶者界面应用的别的一个关键点，是它可以大概根据须要装载配置驱动步调。比喻，当将CD-ROM、DVD大概硬盘摆设在汽车里，但是只是偶然偶尔偶然偶尔利用一下时，这个特性就非常有效。要是须要这个硬件，配置驱动步调将在数毫秒内加载，要是体系不再须要该硬件，则它将主动卸载。

    这种根据须要装载配置驱动步调的结果可确保Linux平台不绝具有最佳利用速率。对很多产品来说，Linux体系已经具备精良的及时相应特性，但还可对它进一步优化以适应长途信息处理惩罚处罚和驾驶者界面应用。这些优化一样通常专注于针对Linux利用体系将底层硬件的性能最大化，它们会合在两个相似的结果：具有优先级的内核结果和低延时补丁，这些可以退出利用大概连合起来利用。(注：补丁是升级或修改Linux内核的一种常用要领)。对引导装载步调增长的修改可提供大多数汽车软件工程师所渴望的快速启动和快速体系特性装/卸载结果。除了将Linux利用体系的相适时间淘汰到平常利用状态外，如今最新技能容许在恳求通讯总线相适时间低于60ms和整个引导进程时间在几百毫秒范畴内的环境中利用Linux利用体系。

    节流功率

    Linux 还能办理汽车制造商面对的别的一个两困难目，即功率节流。随着在不久的将来，汽车电子/电气部分占整个别系资源的40%，预计往42V体系转移将不可克制，由于它能提供所渴望的8kW/h功率，明显高于如今标准12V(实际上是14.2V)电池体系提供的2到3kW/h功率。但在转移进程中阻力重重，此中紧张来自于汽车子体系(紧张是照明、电池、仪表和驾驶者信息体系)生产商，他们在14.2V架构上投入巨大。这种不测阻力迫使汽车制造商重新思量他们对42V体系的态度。如今有一种技能可让汽车连续利用14.2V体系，它常通过转移到一种容许电子办理体系进入完全无源模式的利用模式来实现这点，而当须要这些配置时，体系可以立即光复到已往状态，然后再返回就寝状态。连合处理惩罚处罚器共享技能，在功耗和体系运行方面都足以保持绝对的高效。但是，要是没有开放、稳固、确定性的内核利用体系，这种高效是不大概实现的，分外是在汽车如许的恶劣环境中。

    当将Linux用作整个平台底子的时侯，技能长处是Linux的部分上风。别的，巨大的开辟者社群对代码库所做的孝敬使这种技能快速向前世长。由于Linux的授权模式，已有很多资源可被用于技能支持和正在举行的开辟。

    原形上，为举行硅验证和加强参考平台技能，很多数导体和电路板制造商端正量投入Linux技能开辟。只管这些长处很明显，但由于内核和驱动步调的授权模式，Linux还是存在认知的范畴性。

    这些认知拦阻了汽车制造商对开放源代码体系的广泛采取，由于他们担心陷入知识产权方面的标题，包括本身的知识产权和别的开辟商的知识产权。然而，对那些被创建运行在Linux利用体系上的应用步调来说，哪些知识产权受掩护，哪些不受掩护是很明白的。

    另一个须要存眷的标题是，紧张的体系提供商和集成商很少可以大概提供操持将来生长方向和时间表的技能线路图。由于贩卖商提供了一种可靠、可信托的Linux利用体系(具有汽车市场合恳求的结果)，以是斲丧者和市场将须要并且提出这些标题标办理要领。通过连合汽车级软件开辟进程和步调、明白明白将应用步调代码加到整个别系的架构恳求，以及关键芯片和硬件贩卖商的连续提供链办理，大多数标题都将得到办理。

    本文小结

    在这个市场中的Linux连续沿着标准汽车技能应用的曲线生长，它的广泛采取只是时间标题。随着半导体生产商越来越多利用Linux举行硅片生产前的评估和性能测试，市场推动力不绝加大。别的，芯片筹划工程师正垂垂明白软件架构对芯片贩卖的告急性，他们开始采取颠末优化的Linux芯片和主板支持包来展示器件的关键特性，并且市场和技能环境的融合也不绝地引导Linux在这个范畴得到告成。因此，向提供开放源代码的元件转移正变得越来越有须要。

    汽车级Linux是这种变革的关键。通过确保汽车制造商相识开辟蹊径图，软件和器件提供商也在发挥告急作用，这让他们在开发行业标准的硬件和软件平台的共同愿望上不绝进步。