以集成化的车用软件平台应对汽车业的软件危机

如今，汽车制造业已经与软件结下了不解之缘。不仅如此，汽车制造业已经深陷于软件危机之中。问题不是出在汽车制造业，这种软件危机只不过是设备软件产业本身所面临压力的间接反映而已。如今，新产品能够获得的市场窗口期非常狭窄，而功能上的复杂性又对产品质量提出了更大的挑战，成本上涨也常常出现失控局面。即使是最大、最好的工程师团队也很难满足汽车使用者的全部期望。 从设备软件产业整体来看，有三分之二的开发项目完成时间严重滞后于计划进度，超过三分之一的项目严重超出预算。能够满足基本的性能要求的设备可谓少之又少，接近四分之一曾经许诺过的设备开发项目根本就没有完成。 与桌面电脑相比，汽车之中显然融合了更多不同种类的技术。 在交通工具中能够享受到丰富多样的娱乐与通信服务,今天的汽车消费者对这方面的要求和期待越来越多,而在内存容量受到极大限制的实时操作系统中将这些娱乐与通信功能集成在一起，这项工作所面对的挑战这些年总是难以逾越。让这些丰富的功能协同工作，并且不要产生安全方面的隐患，这已经成为一项基本要求。同时，能否在时间计划和经费预算的范围内达到上述这二个目标，这已经成为激烈竞争的汽车市场中决定胜败的关键因素。 无论是刹车系统还是GPS系统，软件故障都不是一个小问题。汽车通信娱乐集成系统中各个组件的正确运行对车辆性能和乘客安全来说至关重要。软件系统中的故障可能会导致成本高昂的汽车召回，这对制造商的信誉和成本都会造成严重的负面影响。 汽车消费者对信息技术的期望 汽车可以让把我们从这里送到那里，不过，怎样让这段旅途多一些便利、少一些麻烦，甚至在旅途中享受的我们希望的各种服务，信息技术扮演者十分重要的角色。 那么，汽车消费者都有哪些期望与信息技术密切相关呢？归纳起来，可以体现在以下几个方面： 第一，网络通信。有关汽车的网络通信主要包括车辆对外与各类服务设施之间的通信和车内各类设备之间的网络通信。车辆对外网络通信的常见应用包括：利用蜂窝移动通信网络在车辆与各类服务设施之间实现信息沟通，提供故障救援、维护保养等服务；利用GPS系统来交流位置信息，可实现导航、地图以及当地服务广告等；利用卫星下载音频、视频和文件资料，以及实现网络访问和移动办公；车辆内部的网络通信主要通过蓝牙、Wi-Fi或者USB等方式实现，可以将车内的各类信息娱乐设备连接起来，还可与车主的手机、媒体播放器等便携式设备连接起来，并且与车内的仪表盘和操控系统向联系。 第二，人机界面。为了让驾驶员和乘客都可以方便地操作和控制车内各类设施，就必须提供高度智能化的操作控制系统。例如，通过触摸屏和图形系统实现人机界面(HMI)的输入和反馈等。可以采用二维和三维图像实现显示器、按钮、拨号盘、开关，通过语音识别完成各类指令的输入，实现电话拨号、收音机换台等功能的语音操作，其中就必须解决噪声抑制、回声消除等问题，并且把众多的可插入式模块(例如方言识别、语言、词汇量和声学模块)集成进来。通过语音合成实施HMI反馈，允许系统“回答”车主，需要文本到语音的转换功能。 第三，高效、稳定、可靠。无论如何，汽车毕竟不是电脑，不可能配备太高的计算能力和太大的存储容量，其使用者和使用方式也与一般的电脑有很大差别。例如，在你进入汽车后，如果各部分的信息娱乐功能也需要像桌面电脑那样漫长的启动时间，这根本是不可能忍受的。你也不可能容许动不动就对这些设施进行“重新启动”。另外，有些系统在车辆停止使用的时候仍然需要电源供应，因此必须具有高效的电源管理能力，准确地判断什么时候应该处在“休眠”状态，什么时候需要完全关机，一边在节省电力和快速进入工作状态之间取得平衡。 集成化的车用软件平台 面对汽车信息娱乐系统设计与开发所面临的挑战，相关的厂商必须采用集成化的软件开发平台，在跨项目、团队、模型和地点的整套集成技术与最佳实践基础上实现设备开发的标准化，也应该结成健全的合作伙伴系统，采用预集成、预测试的技术在硬件和中间件级扩展平台功能，同时采用开放源码架构，支持众多硬件与软件公司提供的最佳产品。除了拥有先进的软件开发平台与工具，汽车信息娱乐系统开发厂商也应该通过定制和优化的工程设计服务来建立更加专业化的开发流程和先进的架构设计方法。 针对汽车信息娱乐系统开发需求，拥有20多年设备软件开发经验的美国风河公司推出了汽车设备软件开发解决方案——风河车用软件平台，并与飞思卡尔公司合作构造了一个优化的参考设计。这个合作形成的开发系统，可以支持用户系统需要的大多数外围设备的板级支持包(BSP)，例如：来自Ticon公司的三维图形和GUI创建器(GUI builder)、Datalight公司具有断电保护能力的文件系统、StonestreetOne的蓝牙技术、Vivid Logic公司的1394、音频、视频、CD-ROM和互联网基本驱动程序。 由于风河的Workbench开发套件是在Eclipse构架基础上创建的，所有与Eclipse兼容的工具都能与Workbench无缝集成，从而使用户的软件开发环境能够轻松达到空前的深度、广度和定制化。 因此用户可以扩展和定制开发环境，以容纳来自Eclipse开发社区或自己创建的其它工具。例如增加UML建模工具就可以为整个应用建模，并在实际开发之前诊断出逻辑和流程的问题。用户很容易增加版本控制、特殊编辑器、高分辨率定时器以及其它用于加快开发进程、增强设备质量的功能。 风河汽车专用平台的基础是实时操作系统VxWorks 6.x。这一新的版本在优化的微内核中增加了存储器保护、错误管理、实时处理(RTP)、消息通道等，能提供快速处理、高可靠性和小型内存封装等优势，使用户的应用更具鲁棒性和经济性。预先集成的中间件加速了开发过程。功能集成可以节省中间件级的宝贵开发时间，因为汽车信息娱乐系统需要的所有网络、安全和媒体支持功能都已经内置。 迈向集成化的关键一步 贯穿项目、产品、团队和模型，实现开发平台标准化，这不仅可以优化人力资源、加快软硬件开发速度、简化供应商管理、减少应用时的集成问题，而且能够有效地重复使用知识产权。设备软件开发过程标准化后，可以大幅地减少培训、工具、硬件和合作伙伴技术等方面的成本。对具有鲁棒性、端到端开发平台上的设备开发进行标准化不仅是设备开发取得成功的一个重要因素，而且也是可重复、甚至可外包成功的重要因素。 汽车制造商在风河平台上对汽车设备用的信息娱乐系统开发进行标准化，这是迈向集成化的关键一步。预先集成了硬件和软件合作伙伴的技术，这就使开发团队能够顺利越过难关，更早地进入高价值、产品差异化应用开发阶段，从而使他们能在更短的时间内以更低地成本提供更好的产品。 风河系统的汽车软件解决方案 面对汽车信息娱乐系统设计与开发所面临的挑战，风河系统公司不仅提供了集成化的开发环境和工具，而且结成了广泛的合作伙伴体系，把自身多年的开发经验解决方案连同合作伙伴的产品以其，形成了完善的培训、指导与服务策略。 风河系统的汽车软件解决方案涵盖五大特色： 汽车设备专用软件平台，可作为车用信息娱乐设备开发的一体化开发与运行平台，其结构组成见(图1)； 可在跨项目、团队、模型和地点的整套集成技术与最佳实践基础上实现设备开发的标准化； 采用开放源码的架构。该架构支持开放源码硬件与软件初创公司提供的最佳产品，支持Linux以保证未来的平台投资； 已经形成了健全的合作伙伴体系。采用预集成、预测试的技术在硬件和中间件扩展平台功能(详情可参见表1)； 针对高度专业、先进系统的架构设计、定制和优化的工程设计服务。 一般来说，用于汽车设备解决方案的风河平台开始于硬件层。有鉴于此，风河与飞思卡尔公司合作创建了一个针对汽车信息娱乐系统开发需求进行了优化的参考设计。通过合作伙伴系统，可以提供支持用户系统可能需要的大多数外围设备的板级支持包(BSP)，例如：来自Ticon公司的三维图形和GUI创建器(GUI builder)；Datalight公司提供的即使在断电时也能保护数据的文件系统；StonestreetOne提供的蓝牙技术；Vivid Logic公司对1394的支持，并提供针对音频、视频、CD-ROM、互联网等的基本驱动程序。 飞思卡尔的Media 5200能够满足快速启动用户应用开发的大多数要求。用户可以针对具体项目选择合适的性能、尺寸、形状和存储器外形。当用户切割好板子后，可以使用风河的Ice和Debugger进行设计、调试和固化。 因为风河的Workbench开发套件是在Eclipse构架基础上创建的，因此用户可以扩展和定制开发环境以容纳来自Eclipse开发社区或自己创建的其它工具。例如增加UML建模工具就可以为整个应用建模，并在实际开发之前诊断出逻辑和流程的问题。用户很容易增加版本控制、特殊编辑器、高分辨率定时器，以及其它用于加快开发进程、增强设备质量的功能。所有与Eclipse兼容的工具都能与Workbench无缝集成，从而使用户的软件开发环境能够轻松达到空前的深度、广度和定制化。 针对汽车设备的平台基础是实时操作系统VxWorks 6.x。这一新的版本在优化的微内核中增加了存储器保护、错误管理、实时处理(RTP)、消息通道等，能提供快速处理、高可靠性和小型内存封装等优势，使用户的应用更具鲁棒性和经济性。 预先集成的中间件加速开发过程。功能集成可以节省中间件级的宝贵开发时间，因为用户的信息娱乐系统要求的所<