共建高安全可靠的中間件產(chǎn)品
上海2023年7月14日 /美通社/ -- 上海零念科技有限公司(LinearX)是一家成立于2021年的初創(chuàng)企業(yè),相比其它從事智能駕駛基礎軟件平臺的公司,其進入的時間并不早,況且還面臨著國內(nèi)外激烈的競爭環(huán)境。那么,零念科技成立的初衷是什么?這家公司產(chǎn)品和技術的競爭力又如何?近日,帶著眾多的疑問,焉知汽車專訪了零念科技的創(chuàng)始人兼CEO柯柱良先生,并進行了深入的交流。以下為原文內(nèi)容:
全球第一款L3級自動駕駛域控制器的見證者
柯柱良本科畢業(yè)于西安電子科技大學的通信工程專業(yè),并在德國亞琛工業(yè)大學獲得計算機碩士學位。畢業(yè)后,他曾在華為、德國大眾、TTTech等多家企業(yè)任職,在此期間,參與主導了奧迪zFAS全球第一款L3級自動駕駛域控的開發(fā)工作。2018年,他外派回國后就職于上汽創(chuàng)時智駕,并擔任平臺軟件技術負責人,負責上汽榮威、上汽智己等多個智能駕駛項目。2021年,他創(chuàng)立零念科技并擔任CEO。
其中,全球第一款L3級自動駕駛域控的研發(fā)經(jīng)歷讓他一直引以為豪。奧迪zFAS先人一步只是一方面,更重要的意義在于它第一次真正實現(xiàn)了L3級自動駕駛的量產(chǎn)落地,難度之大可想而知。"我有幸參與了這樣一個具有開創(chuàng)性的大型項目,親身經(jīng)歷了復雜型系統(tǒng)的構建,并驗證了它的可靠性、安全性。其中,很多系統(tǒng)邏輯和方法論對我們今天的工作依然有很強的借鑒和指導意義。"柯柱良表示。
談到項目本身,他感慨頗多:"整個項目過程中踩過的坑很多。其中一個,是做泊車超聲波雷達系統(tǒng)的時候,系統(tǒng)單獨運行的時候,工作很穩(wěn)定。但是,再集成進去一些其它軟件的時候,由于受到其它系統(tǒng)的影響,超聲波雷達的性能出現(xiàn)急劇下降。經(jīng)過多次試錯和磨合,才最終發(fā)現(xiàn)并解決了問題。當很多功能要集成到一個域控制器的時候,系統(tǒng)的復雜性大大增強,解決各個系統(tǒng)之間的相互干擾就是一項很大的挑戰(zhàn)。"
其中,供應商的管理也是一個很棘手的問題。當時,奧迪的zFAS可以稱得上是行泊一體方案的"鼻祖"了。但是,當時芯片的性能遠沒有現(xiàn)在這么強,一款智能駕駛域控要拼湊多達4~5顆SoC/MCU芯片,奧迪的zFAS域控制器采用的主控芯片有:英偉達的Tegra K1 VCM、Mobileye的EyeQ3、Altera的Cyclone V以及英飛凌的Aurix TC297T等。因此,這個項目必然需要調動多家供應商一起來做,管理難度可想而知。
"當時,這個項目有超過1000多個軟件接口,并且,38個應用層軟件來自不同的供應商。如何劃分不同供應商之間的界限,對系統(tǒng)設計而言是一項很大的挑戰(zhàn)。那個時期,各家芯片的算力還非常有限,但系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能卻和現(xiàn)在差不多,所以,我們后期花了很長的時間不斷地去做系統(tǒng)優(yōu)化。"柯柱良介紹說。
EE架構演進驅動底層軟件的變革
整車EE架構的演進驅動了汽車底層OS的變革。在分布式架構階段,操作系統(tǒng)還是采用Classis AUTOSAR(CP),CP引入了RTE標準中間通信模型和標準BSW,主要應用于高性能MCU;到了集中式域控架構階段,Classis AUTOSAR(CP)升級為Adaptive AUTOSAR(AP),AP引入了面向服務的架構(SOA),以及對POSIX系統(tǒng)的支持,主要應用于高算力SoC;未來的中央計算架構也許將出現(xiàn)新的底層操作系統(tǒng)。在EE架構的不同階段,智能駕駛系統(tǒng)對底層基礎軟件的需求存在較大的不同。
在柯柱良看來,CP出現(xiàn)后 ,才有了明確的中間件概念。CP的一個重要使命就是實現(xiàn)標準的軟件接口,實現(xiàn)軟硬件解耦,便于不同供應商的產(chǎn)品能夠相互兼容。而AP有兩個使命,一是支持SoC,二是實現(xiàn)SOA的軟件架構。
未來將是多個CP/AP混雜的多芯片復雜的異構架構。對中間件來說,最重要的是實現(xiàn)跨域系統(tǒng)的抽象。一個比較理想的中間件就是要實現(xiàn)軟硬件完全解耦,對于上層應用而言,它不需要知道服務從哪里來,服務對象是SoC還是MCU,通過中間件進行服務的調用即可。
共建高安全可靠的汽車操作系統(tǒng)
業(yè)界認為,特斯拉沒有使用AUTOSAR AP,國內(nèi)的幾家主要造車新勢力也沒有用,大部分采用的是AUTOSAR CP+DDS的形式。甚至,一些正在轉型的傳統(tǒng)車企也沒有太大的意向去用AUTOSAR AP。原因可能有以下幾種:1)使用成本高;2)效率不高;3)AUTOSAR只負責車內(nèi)通信,不支持車云通信,無法支持車路協(xié)同場景。
不過,也有人認為,AUTOSAR AP只會越來越重要,因為它是順應車載技術,并不斷發(fā)展的規(guī)范,覆蓋面會越來越廣。在未來,沒有AUTOSAR AP的支持,多域融合的中央計算架構很難被搞定。
柯柱良表示,特斯拉之所以沒有使用 AUTOSAR AP,采用自己搞的一套系統(tǒng),是因為特斯拉是基于互聯(lián)網(wǎng)的思維去造車。如果其它家也都像特斯拉一樣,具備全棧自研的能力,那么,就可以無需適配別人需求,自己玩就好。所以,特斯拉的做法完全可以理解,類似于蘋自己做手機底層軟件的思路。
也許,市場上會出現(xiàn)一兩家類似特斯拉的造車公司,但大部分企業(yè)還是需要圍繞AUTOSAR生態(tài)去做事情。AUTOSAR AP提供了一套國際化、標準化的能力,支持企業(yè)之間的軟硬件解耦。企業(yè)之間需要考慮的是如何互相兼容、互聯(lián)互通和開放。
"AUTOSAR AP的主要優(yōu)勢就在于它是一個國際化的標準,是一個生態(tài)體系,只有符合這個生態(tài)的產(chǎn)品才有很強的生命力。多域融合的中央計算架構更為復雜,如果沒有一套統(tǒng)一的標準,各個域相互之間就無法真正融合,所以未來AUTOSAR AP將成為主流,像安卓一樣成為一個大生態(tài)。多數(shù)企業(yè)都是需要加入到這個生態(tài)中,大家一起共同成長。"柯柱良認為。
零念科技定位于量產(chǎn)
零念科技從成立之初,整個產(chǎn)品規(guī)劃的定位就是要做一個可落地、可量產(chǎn)的方案,從L2再到L3,通過不斷地迭代和升維,解決智能駕駛或EE架構的安全性問題,切實幫助車企解決痛點問題。柯柱良直言:"我們做產(chǎn)品從一開始就是奔著量產(chǎn)去的。從公司使命:科技賦能客戶,領航安全出行,就可以反映出來。"
"這兩句話包含兩層意思:其一,不管是做產(chǎn)品還是工程,零念科技都希望給客戶賦能,讓客戶有更強的能力掌握中間件和底層軟件開發(fā);其二,零念科技的產(chǎn)品定位是高安全,旨在彌補智能汽車操作系統(tǒng)當前安全性方面的缺失。"他解釋道。
"另外,我們的團隊具備很強的整體系統(tǒng)落地的工程化能力,能夠讓軟件在資源有限的嵌入式處理器中跑得好、跑得穩(wěn)。因為團隊中有很多同事曾在博世、大陸等國際Tier1或上汽創(chuàng)時智駕等企業(yè)任職,擁有整車或域控軟件部署方面的豐富開發(fā)經(jīng)驗和較強的工作能力。"柯柱良自豪地介紹說。
零念科技的產(chǎn)品與工具鏈
零念科技的主要產(chǎn)品包括:確定性通信產(chǎn)品PowerD-Comm、確定性調度產(chǎn)品PowerD-Sched和安全服務包SafetyOSS;提供的主要服務有:1)嵌入式系統(tǒng)定制 —— 基于Classic AUTOSAR對MCU/SoC安全島進行嵌入式系統(tǒng)定制;2)芯片級安全驅動 —— 為SoC芯片定制安全驅動MCAL和底層安全策略;3)TSN和時間同步 —— 為TSN芯片提供精確的QoS配置和控制并實現(xiàn)時間同步。
那么,零念科技分別為嵌入式系統(tǒng)和高算力SoC提供的解決方案和定制化的開發(fā)服務有何不同呢?
柯柱良回應道,不管是現(xiàn)在還是未來,PowerD-Comm和PowerD-Sched都支持CP和AP平臺,只是產(chǎn)品真正部署進去時,可能部分代碼會有相應調整。
關于定制化開發(fā),在CP端,會采用一些比較成熟的CP產(chǎn)品,零念科技在此基礎上為客戶提供定制化服務;在AP端,零念科技的自主可控能力更強一些,不管是AP平臺還是底層協(xié)議棧,都可以根據(jù)客戶需求進行定制化開發(fā)。
從市場來看,目前CP處于一個比較穩(wěn)定的狀態(tài),各家做得都差不多;AP則處在一個不斷"變"的過程中,還處于逐漸被接受的過程,沒有達到穩(wěn)定的狀態(tài),大家都處在一個摸索階段。因此,在AP端,客戶定制化合作的點會更多一些??傮w而言,零念科技的產(chǎn)品可以解決跨域通信、調度準確性等痛點問題。
1)確定性通信中間件PowerD-Comm
所謂確定性通信中間件PowerD-Comm的主要定位是用于傳輸關鍵性信號,比如車身XYZ三軸信號。從原理上看,它是軟硬件一體的解決方案,除了軟件,還會利用TSN或TTE等硬件交換芯片,基于時間片分時傳輸理論構建數(shù)據(jù)的虛擬傳輸通道, 可以解決數(shù)據(jù)流相互干擾和并發(fā)傳輸(Boost)下帶來的傳輸不穩(wěn)定,延時丟包等問題。實現(xiàn)不同芯片或控制器之間信號的可靠傳輸。
"PowerD-Comm的第一個應用場景是整車以太網(wǎng)化,因為它不會直接和SOA通信競爭,而是可以取代CAN總線的部分工作,以大幅降低整車總線的使用成本。另外,PowerD-Comm還有另一個應用場景,即支持當前的EE架構無縫過渡到SOA架構。因為它能夠同時支持CP的RTE接口和AP的aracom接口, 并且提供了信號到服務(S2S)的映射功能。也就說,支持在SoC上部署一套類似MCU的環(huán)境,可將之前部署在MCU上的算法無縫移植到SoC上。"柯柱良介紹說。
2)確定性調度中間件PowerD-Sch
PowerD-Sch確定性調度中間件通過時間觸發(fā)調度(TIMER_TRIGGER)、事件觸發(fā)調度(EVENT_TRIGER)、數(shù)據(jù)觸發(fā)調度(DATA_TRIGGER)機制可保證用戶的應用確定性的執(zhí)行。
PowerD-Sch確定性調度的主要任務則是對智能駕駛系統(tǒng)的復雜任務進行編排,保證各項任務的順利執(zhí)行,避免系統(tǒng)資源無序搶奪、重入等問題,進而造成系統(tǒng)資源浪費,效率低下。如果沒有調度器,部署后會發(fā)現(xiàn)相互之間會搶占資源,導致有些任務根本無法按照設想執(zhí)行,甚至會造成系統(tǒng)性鎖死、崩潰等現(xiàn)象。
"總體而言,確定性調度解決的問題就像用木桶裝水。如果路不好走,水很晃的話,就需要很大的木桶去裝水,才能確保水不會灑出來。但問題也就來了,在域控制器中,用'大桶'意味著成本就會高,就好比原來只要30TOPS算力就能解決的問題,現(xiàn)在可能要用70或80TOPS的大算力SoC才行。
通過確定性調度,給所有任務進行合理編排,讓其有序執(zhí)行,使'水'不再晃,SoC的算力資源就可以得到充分利用。那么,在這種情況下,就相當于可以用更小的'木桶'—— 合適的小算力資源的SoC把整個系統(tǒng)順利跑起來。"柯柱良形象地解釋說。
3)LinearX CarOS工具鏈
零念科技定位于汽車領域的軟件供應商,具有自主知識產(chǎn)權的底層和中間件軟件技術,構建底層數(shù)據(jù)與應用平臺之間高可靠、高安全、高實時的互聯(lián)互通,形成了以工具鏈自動化生成"底層軟件+中間件+應用層服務"的產(chǎn)品形式。
柯柱良解釋說,首先,零念科技的LinearX CarOS工具鏈是一套非常友好的圖形化設計工具,對工程師能力的要求降低了很多,不需要寫代碼,只要經(jīng)過培訓,就能掌握我們工具鏈產(chǎn)品的定制化配置能力。
其次,這些工具鏈可以自動生成配置,不需要做過多的代碼二次開發(fā),甚至可以零代碼生成新的產(chǎn)品配置;
最后,一些監(jiān)控軟件能夠快速定位到之前設計的偏差。
關于工具鏈自動化生成"底層軟件+中間件+應用層服務"的產(chǎn)品形式,他表示,目前零念科技提供給客戶的定制化產(chǎn)品很多都是通過工具鏈實現(xiàn)的,例如客戶要定義一些應用層接口,只需在工具鏈上操作建模,把想要的接口模型建好,就可以自動化生成全部代碼。甚至一些中間件軟件模塊也可以通過工具鏈來配置,比如,需要支持幾個調度模塊,都可以通過圖形化界面生成,然后生成代碼,再通過一體化CI/CD方式部署所有的代碼,集成編譯后自動放到流水線中。
術業(yè)有專攻,深耕自己擅長的領域
事實上,現(xiàn)在很多做域控的Tier1自己也在做中間件,這對專門做中間件的企業(yè)來講,是不是會帶來一定的沖擊呢?
對此,有業(yè)內(nèi)人士直言不諱的表示,目前域控Tier1做中間件是可以理解的。不過,總體上來看,國內(nèi)行業(yè)內(nèi)卷太嚴重,甚至有一些企業(yè)在做一些自己不太擅長的事情,導致行業(yè)處于魚龍混雜的狀態(tài)。
從目前情況來看,其中有一些做中間件的公司還缺乏一定的專業(yè)性,比如,有些企業(yè)中間件的Base是用開源方案,甚至是用ROS方案,這樣的方案可能僅限于做一個Demo,要想真正量產(chǎn),還要做功能安全的驗證,這些開源方案很難做到量產(chǎn)。
柯柱良認為,有些廠家的中間件過于定制化,只能適配自己的板子。對主機廠來說,他們更希望有一套支持廣泛的中間件方案,而不只是單獨適配某一套硬件,不然就又回到了軟硬件一體的老路。從商業(yè)邏輯上說,主機廠肯定希望中間件能夠實現(xiàn)充分的軟硬件解耦,而且解耦越徹底越好,這樣可控性才會更強。
在行業(yè)發(fā)展初期,還沒有特別好的產(chǎn)品出現(xiàn)之前,可能大家都想自己嘗試去做一做。但是,隨著行業(yè)逐漸成熟,最終還是會趨向于專業(yè)分工,大家各自去做自己比較擅長的事情。
"零念科技專注智能駕駛平臺軟件,致力于持續(xù)不斷地提升自己的"軟實力",為智能汽車和智能駕駛提供完全自主可控的操作系統(tǒng),以及高度可擴展的安全基礎軟件平臺和定制化的解決方案。"柯柱良最后總結說道。
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