汽車(chē)遠(yuǎn)程信息處理Linux操作系統(tǒng)解析

　引言：與生俱來(lái)的穩(wěn)定性、功率節(jié)省以及能夠根據(jù)需要裝載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)讓Linux非常適合于遠(yuǎn)程信息處理和駕駛者界面應(yīng)用。
　　對(duì)下一代遠(yuǎn)程信息處理設(shè)備的設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，嵌入式Linux在商業(yè)和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)非常有吸引力。直到最近，嵌入式Linux技術(shù)仍缺乏遠(yuǎn)程信息處理市場(chǎng)所需的確定性、啟動(dòng)時(shí)間性能和電源管理能力。但如今，汽車(chē)級(jí)Linux則是未來(lái)汽車(chē)電子所必需的。
　　遠(yuǎn)程信息處理是一個(gè)涵蓋性術(shù)語(yǔ)，代表數(shù)量眾多的汽車(chē)和駕駛者信息系統(tǒng)和服務(wù)。自動(dòng)緊急呼叫和位置標(biāo)示是其中的關(guān)鍵部分，但緊接其后的是遠(yuǎn)程汽車(chē)安全和跟蹤系統(tǒng)、路線(xiàn)導(dǎo)航、實(shí)時(shí)交通信息、專(zhuān)用移動(dòng)消息以及管家服務(wù)，包括自動(dòng)預(yù)定賓館和飯店、預(yù)定車(chē)位和支付車(chē)位費(fèi)用等。在不久的將來(lái)，駕駛者有望能夠點(diǎn)播音視頻下載（類(lèi)似于用個(gè)人電腦和手機(jī)進(jìn)行下載）。此外，汽車(chē)制造商對(duì)遠(yuǎn)程診斷和維修服務(wù)越來(lái)越有興趣，以便提高汽車(chē)的可靠性和最低盈利。
　　當(dāng)前，遠(yuǎn)程信息服務(wù)通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的車(chē)內(nèi)硬件（通常被稱(chēng)為“黑匣子”）進(jìn)行操作。這個(gè)黑匣子通常包括一個(gè)具有硬連線(xiàn)天線(xiàn)的全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器、一個(gè)中央微處理器和一個(gè)連接主流外部蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的通信板。
　　目前，許多技術(shù)正發(fā)展成需要采用下一代GPS接收器和通信板，以支持衛(wèi)星定位（歐洲將在2009年擁有自己的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)）和電信方面（升級(jí)到3G，這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)正在建立當(dāng)中，而且802.11“Wi-Fi”和衛(wèi)星通信也正被廣泛采用）的最新發(fā)展。所有這些進(jìn)步都意味著在當(dāng)前模式下，改變或者升級(jí)整個(gè)黑盒子將很常見(jiàn)。
　　本地市場(chǎng)的偏愛(ài)問(wèn)題變得越來(lái)越重要了，因?yàn)楸泵赖鸟{駛者已經(jīng)開(kāi)始定購(gòu)國(guó)家衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電廣播系統(tǒng)，而歐洲的駕駛者則喜歡數(shù)字音頻廣播（DAB）系統(tǒng)。這兩個(gè)廣播系統(tǒng)盡管具有完全不同的特性，但都需要與構(gòu)成遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)主要接口的駕駛者信息系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行集成。
　　這種變化需要很高的成本，因此將各種元件嵌入到核心汽車(chē)電子架構(gòu)的普遍趨勢(shì)被認(rèn)為是非常有效的解決方案，因?yàn)閱蝹€(gè)元件可能很快被取代，而一組元件則不會(huì)。
　　復(fù)雜性需求
　　這些區(qū)域性需求和遠(yuǎn)程信息服務(wù)的快速發(fā)展給系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和系統(tǒng)集成者帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)，相當(dāng)重要的原因是車(chē)內(nèi)硬件系統(tǒng)的單一來(lái)源幾乎是未知的。一個(gè)典型的情形是美洲豹Jaguar的駕駛者信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了三菱公司的觸摸屏與摩托羅拉公司的免提電話(huà)系統(tǒng)、Clarion公司的導(dǎo)航系統(tǒng)、Visteon公司的語(yǔ)音啟動(dòng)以及Harman-Kardon公司的音頻系統(tǒng)等。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者將這些獨(dú)立的產(chǎn)品逐個(gè)模塊地集成在一起。只要這種復(fù)雜系統(tǒng)繼續(xù)作為高端汽車(chē)的配置，這種開(kāi)發(fā)方法就是可以接受的，因?yàn)楦叨似?chē)的開(kāi)發(fā)預(yù)算大，要求構(gòu)建模塊數(shù)量少，所以可允許采用這種開(kāi)發(fā)方法。
　　然而，隨著遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)逐漸在利潤(rùn)較低、產(chǎn)量更高的汽車(chē)中得到應(yīng)用，當(dāng)設(shè)計(jì)工程師能夠利用普通的硬件和軟件平臺(tái)加速集成并創(chuàng)建快速配置的架構(gòu)時(shí)，分水嶺就出現(xiàn)了。未來(lái)的車(chē)內(nèi)系統(tǒng)將依賴(lài)這么一個(gè)平臺(tái)：在這個(gè)平臺(tái)上，來(lái)自最合適渠道的硬件和軟件，能以最小的開(kāi)發(fā)成本為購(gòu)買(mǎi)它們的駕駛者帶來(lái)最大好處。
　　除了規(guī)模經(jīng)濟(jì)的基本商業(yè)邏輯和這些平臺(tái)的靈活設(shè)計(jì)性之外，它們還增加了嚴(yán)格的安全性規(guī)范要求。這種使用底層平臺(tái)的方法，可實(shí)現(xiàn)快速測(cè)試周期和對(duì)重復(fù)使用很關(guān)鍵的模塊化構(gòu)建塊。邏輯上說(shuō)，在所有層次上使用公共操作平臺(tái)（硬件和基礎(chǔ)軟件的組合）的應(yīng)用將最為有效。
　　全球最大的汽車(chē)電子組件供應(yīng)商Delphi公司幾年之前曾聲明支持一種公共的開(kāi)放計(jì)算平臺(tái)，這是該公司2000年后的又一次聲明。在2000年的那次聲明中，他們宣稱(chēng)與瑞典電信公司愛(ài)立信聯(lián)合開(kāi)發(fā)一系列他們稱(chēng)之為的“即插即用”的遠(yuǎn)程信息處理和駕駛者信息服務(wù)。那時(shí)Delphi在媒體咨詢(xún)會(huì)上公布的商業(yè)模式，代表了汽車(chē)遠(yuǎn)程信息處理和多媒體系統(tǒng)的特殊系統(tǒng)需求。這種模塊化系統(tǒng)基于一種開(kāi)放平臺(tái)，并要求選用和組合的硬件來(lái)自這些元件列表：微處理器和相關(guān)IC（200至500MIPS）、存儲(chǔ)器（128MB SDRAM和128MB閃存）、電磁兼容性（EMC）、算法處理功能、顯示功能（從Q-VGA 到VGA+）、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖形、針對(duì)CD-ROM和DVD的ATAPI、MPEG接口，以及關(guān)電模式I2C、 I2S、RS-232、IrDA、CAN、J1708、MML、PCMCIA、PCI、USB、AC97、SPI等。
　　增加到這個(gè)列表中的軟件功能包括Java兼容性、兼容POSIX的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）、導(dǎo)航、語(yǔ)音處理、視頻處理以及具有車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的通信。為確保汽車(chē)系統(tǒng)的功能并優(yōu)化功耗和散熱，每個(gè)模塊的電源都可在軟件控制下打開(kāi)或關(guān)斷。另外，系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能夠充分升級(jí)以提供所需的確定性級(jí)別，這樣不需要定制核心平臺(tái)，便可根據(jù)不同范圍或者不同模塊提供各種特性級(jí)別。
　　開(kāi)放源代碼
　　由于可更好地適應(yīng)電子市場(chǎng)發(fā)展步伐所需的創(chuàng)新周期和需求，所以開(kāi)放源代碼軟件是汽車(chē)制造商自然而然的選擇?？缮?jí)架構(gòu)的關(guān)鍵特性和快速的技術(shù)轉(zhuǎn)移為廣泛采用Linux作為操作系統(tǒng)平臺(tái)創(chuàng)造了機(jī)遇。
　　Linux能提供構(gòu)建開(kāi)放源代碼和可升級(jí)車(chē)內(nèi)架構(gòu)的必要基礎(chǔ)。作為一種操作系統(tǒng)，Linux固有的穩(wěn)定性將支持所有開(kāi)發(fā)。向基于過(guò)程的開(kāi)發(fā)方法轉(zhuǎn)移要求Linux平臺(tái)具有更多優(yōu)點(diǎn)，它必須能滿(mǎn)足駕駛者所期望的復(fù)位快速啟動(dòng)和對(duì)來(lái)自CAN、串行或者M(jìn)OST總線(xiàn)的車(chē)內(nèi)信息的快速響應(yīng)。由于其獨(dú)特的處理模式，Linux能處理局部故障而不會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的系統(tǒng)崩潰，并且能從這些故障中恢復(fù)。Linux還具有廣泛的可用性，因此在開(kāi)發(fā)來(lái)自外部需求的兼容性硬件和軟件時(shí)不會(huì)有任何障礙，這意味著與其它開(kāi)發(fā)模式相比，它的系統(tǒng)集成和成本控制是可預(yù)測(cè)的。Linux使受人歡迎的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)成為可能，在這些操作系統(tǒng)中最著名的是POSIX和由IEEE開(kāi)發(fā)的便攜式操作系統(tǒng)接口，后者目前以第二級(jí)形式的IEEE Std 1003.1 2004 版發(fā)布。