開源小滿助力RISC-V軟硬協(xié)同生態(tài):普華基礎(chǔ)軟件深耕汽車操作系統(tǒng)開發(fā)
操作系統(tǒng)與芯片,同為智能汽車的技術(shù)底座?;仡櫰嚥僮飨到y(tǒng)的發(fā)展歷程,1995年德國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的OCK標(biāo)準(zhǔn)被視為起點,涵蓋操作系統(tǒng)、通信和裝載管理三大功能模塊。三十年后的今天,OCK的許多核心內(nèi)容依然在AUTOSAR OS中得以延續(xù),展現(xiàn)了其強(qiáng)大的生命力。
而在RISC-V在汽車應(yīng)用興起之時,汽車操作系統(tǒng)又該面臨哪些變革?在第五屆RISC-V中國峰會-汽車分論壇上,普華基礎(chǔ)軟件股份有限公司副總經(jīng)理兼戰(zhàn)略研究院院長張曉先發(fā)表了題為“開源小滿助力RISC-V軟硬協(xié)同生態(tài)發(fā)展”的演講,深入探討了操作系統(tǒng)與芯片在汽車行業(yè)的協(xié)同作用,以及普華在開源車用操作系統(tǒng)領(lǐng)域的實踐與展望。
操作系統(tǒng)與芯片是天然的合作伙伴,共同構(gòu)成了支撐汽車創(chuàng)新的基石。AUTOSAR OS通過不斷迭代,逐步融入了功能安全的關(guān)鍵特性,例如SC1到SC4四個安全等級,確保系統(tǒng)在復(fù)雜場景下的可靠性。
然而汽車操作系統(tǒng)的復(fù)雜性遠(yuǎn)不止內(nèi)核本身。張曉先介紹,現(xiàn)代車用操作系統(tǒng)不僅包括內(nèi)核,還涵蓋了系統(tǒng)服務(wù)、中間件等龐大功能模塊。系統(tǒng)服務(wù)涉及核心測試、看門狗(watchdog)、故障碼管理、網(wǎng)絡(luò)管理、通信、標(biāo)定、存儲、入侵檢測和加解密等功能。這些功能的標(biāo)準(zhǔn)化極大提升了汽車零部件的復(fù)用性和車企間的協(xié)同效率。麥肯錫報告中將這類系統(tǒng)稱為“功能軟件”,其復(fù)雜性體現(xiàn)在資金、人員和時間的巨大投入上,以及開發(fā)過程中不斷的試錯與優(yōu)化。標(biāo)準(zhǔn)化不僅降低了成本,還為行業(yè)提供了統(tǒng)一的開發(fā)基礎(chǔ),使不同廠商的軟硬件能夠高效適配。
功能安全、信息安全和預(yù)期功能安全是車用操作系統(tǒng)的核心要求。功能安全確保系統(tǒng)在失效時有完善的備選方案;信息安全通過威脅分析和入侵檢測提供保護(hù);預(yù)期功能安全則針對智能駕駛場景,旨在縮小未知不安全因素的影響范圍。張曉先特別提到,在智能駕駛和自動駕駛的背景下,算法的已知和未知風(fēng)險需要被系統(tǒng)性地管理和最小化,這對操作系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高要求。
在兼容性與標(biāo)準(zhǔn)化方面,張曉先指出了行業(yè)面臨的微妙平衡。一方面,標(biāo)準(zhǔn)化提高了協(xié)同效率和降低了成本;另一方面,企業(yè)需要在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上保留創(chuàng)新空間,以形成產(chǎn)品差異性。這種平衡在多產(chǎn)品線、多技術(shù)方向和多芯片架構(gòu)的組合中尤為重要。隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展,中國在全球處于領(lǐng)先地位,傳統(tǒng)的“跟跑”模式已不足以應(yīng)對新場景和新需求。如何在標(biāo)準(zhǔn)化框架下引領(lǐng)創(chuàng)新,成為行業(yè)需要共同面對的挑戰(zhàn)。
普華基礎(chǔ)軟件通過開源戰(zhàn)略為這一挑戰(zhàn)提供了解決方案。張曉先介紹,普華于2023年2月發(fā)布了開源微內(nèi)核項目EasyADA,并于同年10月24日(程序員節(jié))上線了開源安全車控操作系統(tǒng)“小滿”(EasyXMen),后者以中國農(nóng)歷節(jié)氣“小滿”命名,寓意生機(jī)勃勃的生態(tài)發(fā)展。小滿項目包含約40萬行代碼,688個文件,托管于開源基金會,涵蓋協(xié)議站、工具鏈和基于多種芯片的可運行示例工程。工具鏈可免費申請使用,降低了開發(fā)者的使用門檻。
小滿項目的核心技術(shù)亮點在于其微內(nèi)核架構(gòu)。微內(nèi)核EasyADA目前約2萬行代碼,采用第三代微內(nèi)核架構(gòu),支持異常中斷標(biāo)準(zhǔn)和硬件抽象層,便于適配不同芯片架構(gòu)。自上線以來,微內(nèi)核已迭代多個版本,最新版本在2025年4月上海車展發(fā)布,支持黑芝麻智能芯片和樹莓派,計劃于2025年下半年再次更新。小滿操作系統(tǒng)則覆蓋了AUTOSAR CP標(biāo)準(zhǔn)的范圍,適用于安全車控和智能駕駛場景。微內(nèi)核的高安全性和實時性使其既可作為安全車控操作系統(tǒng)的底層支撐,也可為智能駕駛操作系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。與Linux等宏內(nèi)核相比,微內(nèi)核在功能安全(如ASIL-D等級)上的優(yōu)勢顯著,盡管實現(xiàn)高性能與實時性的平衡仍需持續(xù)優(yōu)化。
開源小滿的生態(tài)影響力正在顯現(xiàn)。張曉先分享的數(shù)據(jù)顯示,截至2025年4月,已有37家整車企業(yè)和342家零部件企業(yè)下載使用小滿,包括理想汽車等知名企業(yè),以及部分外資零部件廠商。社區(qū)用戶覆蓋160所高校,代碼下載和克隆量超過2萬次。中國一汽在2025年初向小滿貢獻(xiàn)了輕量化安全組件,標(biāo)志著開源社區(qū)開始形成共建模式。普華還與阿里達(dá)摩院玄鐵團(tuán)隊合作,完成了對RISC-V架構(gòu)的適配,同時支持ARM架構(gòu)和部分特殊芯片架構(gòu)。小滿的代碼分支已成功運行于嘉楠科技的系統(tǒng),并完成了對矽力杰MCU芯片的適配,展現(xiàn)了其在車規(guī)級RISC-V芯片領(lǐng)域的潛力。
2025年4月的25.04版本更新進(jìn)一步提升了小滿的性能。新版本支持多核處理,實現(xiàn)跨分區(qū)部署和負(fù)載均衡,增強(qiáng)了功能安全(支持ASIL-B到ASIL-D認(rèn)證)和信息安全(如診斷功能中的身份驗證)。開發(fā)效率方面,新增的ORTI調(diào)試功能幫助開發(fā)者深入了解系統(tǒng)運行參數(shù)。此外,小滿通過了ATS和TC8測試認(rèn)證,并驗證了多個量產(chǎn)案例,包括英飛凌TC397和瑞薩RH850芯片的示例工程,計劃在2025年下半年支持更多芯片。
張曉先還提到,普華積極參與全球生態(tài)建設(shè),與歐洲和中東地區(qū)的廠商、高校和組織開展交流,并在國際代碼托管平臺上建立了鏡像倉。開源軟件的全球化屬性使其成為車企出海的重要工具,能夠突破地緣政治限制,為中國汽車產(chǎn)業(yè)國際化提供助力。
普華基礎(chǔ)軟件作為中國電科旗下企業(yè),自2008年成立以來,已在車用操作系統(tǒng)領(lǐng)域積累了17年經(jīng)驗,裝機(jī)量達(dá)2000萬套,覆蓋300多款量產(chǎn)車型,支持180款芯片的適配,客戶包括70%以上的國內(nèi)整車企業(yè)。張曉先強(qiáng)調(diào),普華專注于操作系統(tǒng)開發(fā),不涉及芯片或整車制造,定位于開放合作的“無害”企業(yè)。這種定位使其能夠廣泛適配行業(yè)需求,構(gòu)建開放高效的生態(tài)。
展望未來,普華計劃通過開源小滿打造數(shù)字公共產(chǎn)品,聯(lián)合行業(yè)伙伴共同構(gòu)建基于RISC-V的軟硬協(xié)同底座。張曉先呼吁更多企業(yè)、高校和開發(fā)者參與小滿社區(qū),共同推動RISC-V生態(tài)在汽車行業(yè)的落地。他指出,開源、RISC-V和人工智能是全球技術(shù)發(fā)展的三大方向,歐盟等地區(qū)也在加大相關(guān)投入。開源小滿的成功實踐,不僅為中國汽車產(chǎn)業(yè)注入了創(chuàng)新活力,也為全球RISC-V生態(tài)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。