车用基础软件的内核和中间件核心技术——虚拟化

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

人不能太贪心了，得了千钱想万钱，当了皇上，又想成仙，人就长了两只手，你就是进了金山银山，也只能拿两件东西，拿了金银镯，拿不了玉如意，哪能，要什么有什么，遇事别较真，宽心一点，烦心事是越想越多，总能过去。

本文主要分享关于车用基础软件的内核和中间件核心技术—虚拟化的典型应用案例。

在汽车智能化发展历程中，虚拟化主要应用于智能座舱、智能驾驶、智能网关等融合场景。智能驾驶受技术成熟度、政策法规所限，基本处于预研、方案原型阶段。智能网关业务功能相对同构，并且有可能进一步融合到其他场景方案中。因此，目前主要的应用案例集中在智能座舱中。

智能座舱域融合也是在近几年启动，正在不断迭代演进中。受芯片算力、虚拟化技术成熟度、生态链对于虚拟化解决方案的掌控能力等因素影响，有些厂商同时采用了硬隔离方案来实现域融合，一方面最大程度地沿用既有技术能力，有确定性保障，但是缺少了软件定义的灵活性，智能化程度有限，是域融合的一种可选方案。

在嵌入式虚拟化技术方面，国外的 QNX、OpenSynergy、PikeOS 等有先发优势，尤其在汽车领域已耕耘多年，因此在这两年涌现了较多的应用案例。在智能本土化发展的趋势带动下，国内这几年也出现了不少芯片厂商、独立软件厂商研发嵌入式虚拟化技术、产品、解决方案，如中瓴智行的RAITE Hypervisor(RHOS)、中兴 GoldenOS、斑马智行的 AliOS Hypervisor、中汽创智 CAIC Hypervisor 等。

智能座舱域控制器产品

某厂家智能座舱域控制器产品，如图 2.4-9 和图 2.4-10 所示，基于高通 8155、瑞萨 R-Car H3 处理器，采用QNX Hypervisor，搭载QNX Host、 Android P/R/S Guest OS,可配置输出最多 6 块高清大屏独立显示，集成了娱乐系统、液晶仪表、车身控制、DMS、APA 等功能，支持独立四音区、多屏互动和音视频分享，集成度高，在长城、长安、宇通客车等多款车型上适配量产。

另外，国产化方案芯驰 X9HP+平台，采用硬分区、Hypervisor两种方案灵活配置实现中低端智能座舱域控制器产品。

RHOS智能座舱域控制器平台

基于自研的 Type-1 型虚拟化软件 RHOS(Raite Hypervisor OS)，适配支持了 NXP I.MX8QM，提供一个轻量、灵活的汽车智能座舱虚拟化解决方案，已在东风车型量产上市。其系统架构如图 所示：

在 SoC 上运行 Hypervisor 后可支持同时运行多个操作系统，比如 Linux 系统可以运行实时性和安全性较高的业务，如全液晶仪表等，可以扩展运行 DMS、HUD 等业务。另外一个虚拟机运行 Android 操作系统，上面部署信息娱乐等安全性和实时性要求较低的业务。为保证系统具备良好的市场竞争力，域控制器兼容 TBOX 功能需求，系统能够支持休眠唤醒和快速启动。

Linux 和 Android 虚拟机可按需进行资源的配置，包括内存、CPU、存储空间、外设等。该架构支持系统升级，包括对虚拟机和 Hypervisor 的升级，支持异常日志记录，包括虚拟机内核和 Hypervisor 日志。

多屏交互是智能座舱重要的应用场景，Android的APP应用程序可以通过Hypervisor推送到Linux仪表进行显示。

Android 和 Linux 仪表交互的方案如图所示。NXP I.MX8QM 芯片有两个以上显示接口，每个显示接口可以接 2 个显示屏，当 Android 系统需要投射信息到仪表屏幕时，仪表显示屏的Overlay图层可以进行投屏内容的显示。系统交互零延迟、零拷贝，多系统交互不额外占用 CPU 和 GPU 资源。通过Hypervisor 虚拟化技术实现跨系统多屏交互，有效提高了行车安全性，并降低智能座舱的硬件成本。

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