??目前，车载系统正在向智能化发展，智能车载系统已成为车载系统的主流。对车载系统进行有针对性的分析，包括其控制系统、信息交互系统、显示控制系统等。本文简要分析了车载系统的功能点，从而对不同类型的点进行分类总结。随着车载功能的逐步丰富和软件交互接口标准的增加，基于微控制芯片的嵌入式操作系统逐渐引入，有效分配CPU协同管理各种任务功能，合理控制优先级，如下图所示：

??由于新基建、5G在应用、智能交通、汽车新四个现代化等热门词汇的席卷下，汽车运营系统已成为汽车产业链中主要企业的必要环节。汽车制造商、综合供应商和互联网技术巨头已经结束了布局，试图抓住核心控制。
车载操作系统（Automotive Operating System ，简称车载OS）车辆控制操作系统属于车辆操作系统，但不管理车辆动力、底盘、车身等基本硬件，而是管理和控制车辆软件和硬件资源的程序系统，支持车辆的上层软件开发、数据连接HMI。车载OS具体功能有：
(1)管理车载系统的数据资源和硬件，控制应用程序的运行。(2)提供支持上层软件运行的多形式人机界面。
??目前，车载操作系统领域存在差异化解决方案。各大企业切入车载OS具体分为平台层和应用层。基于平台层的解决方案QNX、Linux及Andriod定制和开发底层操作系统的不同策略。一类是基于Linux深度定制开发等底层系统框架，包括系统内核修改，称为独立操作系统，如AliOS，华为鸿蒙OS。另一种是基于安卓(或Unux）定制开发，但不涉及系统核心变化，一般称为基于ROM奥迪、蔚来、比亚迪、吉利等车企半自主研发。而应用层，更传统的是建立手机映射系统来整合地图、音乐、语音、社交等功能来满足业主的需求，如腾讯TAI，CarPlay等。
??以下是一些在汽车领域应用较大的操作系统。OS，英文全称operating system，即操作系统，是指用于管理计算机硬件和软件资源，并提供一般服务的计算机程序。对于我们的日常接触OS操作系统就是这样Windows、Macos、Android，基于工程师最喜欢的Linux等。但对于车载OS一般来说，它很奇怪。OS，顾名思义，它用于汽车OS，与普通脑和移动终端OS不同，这类OS在汽车上使用。但是车载OS分类和用途也很多。在未来，汽车将演变移动智能终端，软件将定义汽车，OS是传统车企实现数字转型的关键，成为各企业必争的战略要地。在汽车领域，OS包括与安全相关的控制系统OS与用户体验有关IVI(信息娱乐系统)OS两大部分。至于每个操作系统之间的区别和重要性，大多数人并不关心。然而，随着智能网络汽车技术的发展，自动驾驶越来越接近推广和应用。车载操作系统很快进入汽车行业巨头的视线，并相继布局。在智能网络汽车发展的背景下OS。 2019年，车载OS竞争激烈，QNX由于其安全优势成为智能网络汽车行业的新宠，Linux基于自身的开源特点和广大工程师基础，在低调中默默吸收市场份额，Google充分发挥Android向第三方开发者开放开源优势Android Automotive OS，公众提出自学vw.OS，斑马网络也重组并开放了三种融合模式，华为鸿蒙也指汽车。主机制造商、谷歌、阿里巴巴和华为开始争夺新一轮的智能网络汽车入口。

  2017年9月27日，阿里巴巴发布全新的AliOS品牌及口号，面向汽车、IoT终端、IoT芯片和工业领域研发物联网操作系统，并整合原YunOS移动端业务。
  AliOS 是基于 Linux Kernel 研发的驱动万物智能的操作系统，适用于多种设备类型，如物联网设备、手机、平板电脑、电视、车载系统等。
2018年09月22日AliOS发布新版操作系统AliOS 2.0，斑马则公布了MARS（即斑马智行的3.0版本）。AliOS 2.0系统在感知、交互、应用、平台、安全五个领域实现了突破。在感知上，AliOS将从车内的感知扩展到全车感知，覆盖车机、胎压等方面；此外还支持人脸识别、路况感知以及车路协同。

  在交互上，增加了多模态的智能交互方式，用户可以进行语音、手势、触摸相组合的操作；AliOS 2.0也支持多屏显示和操作，屏幕可独立控制也可共享显示。
  在应用上，AliOS 2.0可以通过AR技术，在液晶仪表盘反馈路况，并提供导航提醒；对驾驶行为与车辆状况实时监测、为企业和个人提供驾驶风险管理服务。

  在平台上，新版AliOS推出面向车的应用开发框架和端上机器学习推理框架；应用开放框架包含智能交互、车应用开发模型、AI与车辆数据；端上推理框架无需联网，针对这点，AliOS将与芯片厂商进行合作。在安全方面，AliOS通过建立授权、鉴权机制和访问控制，以及基于芯片硬件安全架构来保证数据的安全。
  作为基于AliOS 开发的解决方案，MARS在应用场景上则更具体一些。相比起斑马智行2.0，MARS全面融合了AI技术。MARS的十项亮点功能分别是：AI场景引擎、车载K歌系统、跨端组队、全天候地图、我的快递、沉浸式音乐、AR辅助驾驶、首个车内AI萌宠、专属个人通勤地图以及疯狂答题。AliOS和斑马，都公布了开放平台。AliOS开放平台开放了包括云应用开发、场景智能感知等6大类60余项底层系统级别能力，并同步提供车载开发工具和测试环境，开发者可对驾驶舱、 车灯、故障等100多种实车信号进行快速模拟。
  此次发布的AliOS，在应用上，首次提出了端上机器学习的框架，让操作系统在端上也可以进行深度学习，不需要联网就能应用人工智能。而基于AliOS的斑马也非常强调人工智能，其AI场景引擎功能就是人工智能在汽车使用场景中将会涉及到的应用。
  在车载操作系统中，阿里和斑马以及步入了更为智能化的阶段。在2016年，阿里与上汽合资成立的斑马智行推出了首款互联网汽车——荣威RX5，到目前为止，上汽的互联网汽车累计销量已经超过70万辆。目前，阿里和斑马都希望将这一数字扩大，因此也不难理解为何今日两家公司都推出了开放平台。

  2004年，比尔.盖茨在一次演讲会上宣称：如果通用汽车公司象计算机行业那样紧跟技术的发展，我们今天早就可以用一加仑汽油跑100英里了。通用汽车公司总裁对此回应道：如果通用汽车公司象微软那样发展技术，那么我们今天驾驶的汽车就会有如下特点：汽车每天会无缘无故重启、哑火，有时还必须同时搬门柄，转钥匙，抓紧收音机天线，完成重启。
  通用汽车总裁，在用这些比喻来暗指Windows系统的问题，但从另外一个方面，也反映了车载OS对于出错的容忍度低，可靠性要求高，远非消费品可比。那么被嘲笑的微软在车载OS领域是否真的一无建树？不然，微软在车载OS领域的尝试，从WinCE开始，Windows CE操作系统是在PC Windows操作系统基础上研发而来的，用法、功能上相近。Windows CE系统对RAM的主流配置都在256MB左右，处理器主频500MHz左右即可。对硬件要求不高，在传统车载导航领域应用广泛但，WinCE 并没有像在电脑端一样统治OS。根本原因在于，车载OS的应用，一方面有赖于车身电气化，OS能有更多用武之地，另一方面安全性要有保障。而这两点，都是WinCE发展的时代不曾具备的。后随着车联网发展，衍生出了手机互联的过度产品，但很快在自动驾驶发展的浪潮下，被真正的车载OS取代了。

  QNX是一种商用的遵从POSIX规范的类Unix实时操作系统，目标市场主要是面向嵌入式系统。它可能是最成功的微内核操作系统之一。以目前的情况看，车载OS分两个方向发展，一条是管理车载信息娱乐的系统，一条是负责车身电子元器件的OS。这种OS分离的方式，主要是为了安全。而提到车载OS的安全，就跨不过QNX。

  QNX软件已广泛用于汽车行业的远程信息处理系统。自Harman购买以来，QNX软件已被应用到200多种不同的汽车品牌和型号中不仅在远程信息处理系统中，而且在信息娱乐和导航单元中也是如此。用于信息娱乐的QNX CAR平台采用了一系列QNX中间件技术，可处理媒体，网页浏览，语音集成，智能手机连接，无线（OTA）软件升级，手持蓝牙和免费电话。QNX系统支持第三方应用程序和第三方产品，比如导航，语音识别等。该平台支持所有主要的汽车级硬件，并采用模块化和可扩展的架构构建。可灵活应用到高中低级信息娱乐系统。用于汽车电控单元嵌入式软件的QNX OS for Safety 2.0是QNX 7.0产品系列中第一个经过安全认证的产品。它基于QNX SDP 7.0，目前是最先进，最安全的嵌入式操作系统，适用于所有安全和关键任务应用QNX OS for Safety 2.0通过了ASIL D（汽车行业最高安全等级标准）的ISO 26262和TVRheinland的IEC 61508 SIL3认证。
  QNX在车载OS领域绝对是垄断性的存在，全球100%的OEM商都和QNX合作，而一些新晋OEM车企包括蔚来、拜腾等同样也选择了QNX作为其合作伙伴。而对于Tier1来说，前八家Tier1都是QNX的客户。目前全球共有1.2亿辆汽车在使用QNX技术。QNX参与到超过290个整车生产中，成功率是100%。
QNX在汽车安全件系统部分，几无挑战者，从奔驰到比亚迪，鲜有不用QNX做仪表、辅助驾驶之用的，QNX在车载信息娱乐系统或车联网系统占据超过60%的市场份额，通用Onstar、宝马ConnectedDrive、奥迪MMI、丰田/雷克萨斯Entune都使用了QNX技术。

  虽然QNX在车载OS领域中一家独大，但是由于OEM定制化难，开发费高昂等因素制约了QNX在普通汽车部件供应商行业的推广，与此同时更具灵活性和易用性的Android获得了市场机遇。

  用不起QNX，用得起Android的，或者二者都不愿用的，还有没有其他选择？当然有，Linux便是。

  Linux是一个发展多年，成熟稳定的OS，广泛应用于服务器、云计算、超级计算机、银行等领域，全世界的开发者基于Linux内核，不断开发完善，成为当下非常安全、稳定的操作系统之一。最重要的，Linux还是开源免费的。
  因此，虽然以前Linux并未在汽车领域使用，但Linux已经使用过的领域，安全性、可靠性要求并不比之低。因此，汽车行业对Linux的信任度很高。这也就给了OEM、供应商QNX、Android之外的另一种选择。

  基于Linux成熟版本开发的定制化系统，既可以用作驱动安全件的ADAS、仪表显示系统，也可以用于信息娱乐系统。不过由于Linux应用生态不完善，大多数信息娱乐系统还会倾向于使用Android。
  Linux组织看到了车载OS巨大的前景，于是又成立了一个公益性的受欢迎的组织——AGL（Automotive Grade Linux）。Automotive Grade Linux是一个协作开源项目，它将汽车制造商，供应商和技术公司聚集在一起，以加速开发和采用完全开放的联网汽车软件堆栈。以Linux为核心，AGL正在开发一个开放式平台，可以作为事实上的行业标准，以实现新功能和技术的快速开发。AGL目前已经吸引了超过一百家的全球合伙人,这其中不乏丰田、戴姆勒、本田、三菱、福特等国际OEM巨头，电装、大陆等Tier1，瑞萨、IntelNVIDIA、三星、NXP、ARM、高通等芯片巨擘，也有中国厂商的身影，如中国移动、东软、德赛西威等。
  AGL统一代码库（UCB）是一个Linux分销商，UCB信息娱乐平台的目标是为生产项目提供70-80％的起点。这使汽车制造商和供应商能够将其资源集中在定制其他20-30％以满足其独特的产品需求上。主要功能包括：AGL申请框架、用于配对多个设备的ConnMan网络管理、具有内置安全性的车辆总线消息传递，以防止不必要的入侵、音频路由和混音、多种显示功能（前后座椅）、具有WiFi和LTE的IP网络管理器、Linux安全模块、使用Yocto Project进行基于Linux的分发、远程信息处理，IC，ADAS的设备配置文件。

  车载芯片大致可以分为三类：

第一类：主要负责算力和处理能力

  比如用于自动驾驶感知和融合AI的芯片，用于发动机、底盘、车身控制的传统MCU；

第二类：负责功率转换

  主要完成对于汽车控制的功率转换，如IGBT等功率器件组成的大功率器件；

第三类：传感器芯片

  用于自动驾驶各种雷达、导航、以及视频信息处理，安全气囊、轮胎监测等。针对车载系统需要考虑一下方面，对于不同侧重点需要，满足芯片的接口，从而表达实现出具体的功能。

  目前车载系统最为重要的就是向着智能化的方向转变，而人机交互最为直接的方式就是显示系统，因此面向智慧化的车载系统正在向着显示控制液晶转换。针对一些辅助驾驶功能、高效显示等交互方式，并在智能物联网、自动驾驶的发展趋势下，车载显示控制系统是十分重要的。如图下图所示，车载显示控制系统发展趋势。智能汽车可以分为数字座舱、车联网和无人驾驶三大发展方向，三者相互融合、相互渗透、互为补充。

  车载显控最为重要的就是关于高效的显示系统，因此对于显控系统而言最为重要的包含两个大的方面：第一方面，对于传统显示功能的体现，主要用于显示满足日常应用显示需求；第二方面，主要针对智慧座舱，面向高性能信息融合显示。下图展示简易汽车显示仪表系统级方案举例。

  显控系统作为一种辅助驾驶最直接方式，需要满足各方面的视频或显示需求，因此在显示控制方面，高级辅助功能对于无论是芯片和视频图像处理功能有着较高的需求。如下图所示，高级辅助功能在显示控制方面的体现。

  车载娱乐系统包括传统入门级音响系统、广播系统等，在到高级座舱系统的复杂语音、AI智能功能等。下图举例展示车载娱乐系统级互连图。

  车用总线就是车载网络中底层的车用设备或车用仪表互联的通信网络。目前，有四种主流的车用总线：CAN总线、LIN总线、FlexRay总线和MOST总线。下图表示个总线的区别

   LIN 总线适合用于汽车车窗、天窗、座椅、车内照明等通信速度较低的应用场景，在满足通信速度需求与无需 CAN 总线性能的同时可进一步降低网络成本，因此在现代汽车应用中通常作为 CAN 总线的补充网络。
  CAN 总线是一个性能稳健并久经车辆实践应用的网络，具备成本低与高可靠性特点，已成为各汽车制造商车载网络设计应用的首选网络。
  FlexRay 提供两个独立信道，采用双信道冗余结构，基于时间发送报文，所有节点共享高准确时基，实现最高级别的可靠性，该总线用于满足汽车环境下独特的网络需求，支持重要的安全线控技术应用，如线控转向、线控制动等。
  MOST 用于满足车载信息娱乐应用的特殊需求，内置流媒体数据信道，高数据带宽，支持多种光纤电缆布线方式，EMC 性能良好，主要应用于汽车音频、视频数据传输。

  伴随着车联网、智慧驾驶、自动驾驶等新兴技术的不断深入，驾乘者对智能汽车（含信息娱乐和通信）期待越来越高，采用满足需求的新型车载总线迫在眉睫。通过 Ethernet 的高带宽，可实现快速程序刷新、音频、视频等流媒体传输以及车辆的主干网。
  随着汽车科技化、智能化、网络化的不断发展，汽车 ADAS 系统、高清车载娱乐系统、车联网系统、云服务及大数据等新兴技术在车辆上的应用，现有车载总线无法满足当前需求，亟需一种高带宽、可开放、可扩展、兼容性强及网络聚合便捷的车载网络，同时满足车载严格法规要求、车载电气环境、高可靠性要求。因此，一种新型车载网络（车载以太网）应运而生。车载以太网是一种连接车内电子单元的新型局域网技术，与普通民用以太网使用 4 对非屏蔽双绞线电缆不同，车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现 100 Mbit/s 甚至 1 Gbit/s 的数据传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。

  自1980至今，Ethernet1.0发布在到如今的发展到车载以太网技术，基于IEEE组织（电气与电子工程师协会）、Open Aliance SIG（非盈利性汽车行业技术联盟）组织、AVNU（致力于以太网实时性的组织）组织、AUTOSAR（汽车开放式系统架构）等共同发展合作规范了车载以太网的OSI模型整体架构如下图