曾刚：AUTOSAR规格开源OS的开发状况

    2011中国汽车电子国际论坛暨汽车半导体应用峰会于7月20-21日在成都新东方千禧大酒店隆重开幕。

    此次峰会上，云集国内车载信息服务应用联盟及在汽车电子研发领域处于领先地位的中国汽车技术研究中心、中国汽车工程学会、清华大学、同济大学等行业权威机构；欧美、日本的众多业界权威也赴蓉出席此次盛会。同时，上汽、长安汽车、富士通、英飞凌、飞思卡尔等整车与芯片厂商，国内外知名车载系统提供商也受邀携其最新技术方案出席大会，共商汽车电子及半导体应用的发展前景。

    主持人：有请日本toppers的曾刚博士给大家演讲嵌入式开源OS—AUTASAR规格开源OS的开发状况。

    曾刚：大家好！今天很高兴有这样一个机会给大家介绍一下Toppers日本协会，以及我们在Toppers的进展，Toppers协会创始人会长高田先生，曾经在东桥跟（音）大学工作，Toppers一个非常盈利组织，由产业界协会和学术界组成了团体，它的创始人高田广章（音）先生为名古屋大学的教授，同时也是名古屋大学嵌入式软件的创始人，名古屋嵌入式软件中心也是日本最大规模的集中产学关的研发中心，Toppers致力于高质量的嵌入式系统，他的目标是成为嵌入式系统类似于Linux的系统，在日本最早是由东京大学板春教授发起的。在1999年，它发布了ITRON4.0最后一个版本，高田先生作为主要负责人，参与了这个规格的制定。从90年代后半期，日本开发的潜入系统中间，30%都采用了ITRON标准，是日本最大的份额，同是ITRON也是世界上应用最多的操作系统技术。下面是Toppers的组织和会员，目前协会包括团体会员、个人会员、准会员以及特别会员一共有212位，其中团体会员包括了日本主要的芯片厂商等汽车厂商，比如丰田、日产、本田等等，特别值得指出的是，Toppers协会也非常重视在中国的普遍推广工作，成立了中国普遍工作组。目前在中国的特别会员有北京嵌入式系统联谊会、湖南科技大学等等，我们在不久的将来也将成为中国事务所。协会的目标有以下十个方面，第一个是开发中国ITRON系统，这一目标已经基本完成，第二个目标是研究新一代的操作 ，充分满足ITRON进行新一代的操作系统的研发，通过开元的理念有效的提高产业、学术、政府等各类团体以及个人的智慧和力量。第三是研究嵌入式系统的开发技术和开发工具，以提高嵌入式技术的开发质量和效率，最后是嵌入式系统开发人才的培养。下面简单介绍一下Toppers的开发成果，第一代为JSP，TOPPERS规格，此外还有我们与日本宇宙航空研究开发机构合作开发的HRP  TOPPERS内核，它具有内存保护、高可靠性的实时。新一代内核开发成果在安全性等方面进行了扩张和改良。此外以ASP技术为内核我们还开发了新一代的系统，最后还提到了ITRON到最近都没有新的规格提出，根据这个情况Toppers提出了自己的综合规格，目前已经完成了包括单数系多数系的规格定义，中间这个成果，包括支持TCPIP的协议站，以及文件系统的中间件等。Toppers的组建系统将软件封装为组建，通过将必要的组建结合在一起，成为嵌入式软件，此外在嵌入式工具上面，我们也开发了一系列的工具，比如说TLV它是实时操作系统的工具，主要用于操作系统的调试。此外包括Builder的Toppers类和的开发环境和TTSP的新一代软件包，作为新一代测试的工具，通过自动脚本自动生成测试代码。

    在教育方面的成果我们也开发了初级和中级的开发讲课课程，提供了中文和英文版本，可以从网上自由下载，此外刚才的嘉宾也提到日本最大的嵌入式系统展览，就是ET，它有一个智能车的大赛，我们提供了操作系统的内涵以及教材。Toppers的开发包括从消费电子产品到工业产品获得了广泛的应用，特别是我们开发的汽车操作系统软件以及车载通讯中间件在汽车上得到了应用，以及我们开发的高性能软件在宇宙航空上得到了应用，还有在火箭卫星上也得到了应用，下面介绍一下Toppers的许可证，Toppers开发地软件许可证，主要拥有两个方面，首先Toppers软件派生物没有必要作为开放公开，我们不要求开源，也不销售获取利益，但是作为使用者有一个报告的义务，具体来讲就是在Toppers使用具体成果的时候，需要报告使用了它的什么版本的内核，以及在什么产品部分使用了，这个报告义务主要是用来宣传Toppers开放成果，以获取进一步开发需要的资金。

    下面，介绍一下Toppers在OS软件标准的开发情况。

    众所周知，随着车载电子系统的大规模和复杂化，车载软件的开发也面临如何提高软件效率以及高可靠性和安全性能的问题，以往的开发模式主要是基于组建的开发，开发硬件与软件，通过集成ECU来完成，但是这种方式很难适应目前大规模的车载电子系统的开发，一个趋势是基于标准平台的开发，首先是开发标准平台，其次是在平台上开发应用。这个平台包括硬件平台、软件平台以及车载网络，软件平台包括操作系统和中间件，AUTOSA就是这样一个车载软件的标准平台。下面简单的介绍一下AUTOSA设计方法，右边这个图，上面是AUTOSAR提出的概念模型，系统组建由不同的软件完整，组建之间通过虚礼来相连，完整描述以后，加上ECU的描述，然后通过配置工具将系统的功能映射到实际的ECU上面，ECU上的软件结构主要分三个程式，第一级是软件组建，其次是运行时环境RTE以及运行环境，RTE主要的负责软件组建之间的通讯以及结合，AUTOSAR我们通过工具自动生成代码，下面是基础软件的一个基本的结构，它有四个功能组合，按照三层的组织来实现，Toppers协会主要是致力于操作系统，其中的操作系统部分的研究和开发，这个是日本车载标准推进团体，待会儿会有嘉宾介绍他们这方面的情况，我就不说了。

    首先介绍一下Toppers第一代车载系统RTOS以及中间件的开发成果，我们早在2004年在网上公开了第一代车载软件的内核，我们出了ATKY之外，它的除了汽车领域的标准和规格，同时通过了OSEK/VDX制定的操作系统和验证，同时符合设计和规范，刚才提到了已经在多款汽车上得到应用，同时我们还开发了CAN/LIN的软件包，这个软件包面向会员开放，包括时间处理模块和通讯功能网络管理功能。目前协会正在开展新一代车载系统RTOS开放，他主要包括两个阶段。第一个是基础研究阶段，从08—2010年，以名古屋大学嵌入式系统研究中心为基地，通过OS研究，我们通过了AUTOSAR的研究，测试以及性能评价，目前我们正在进行第二个阶段，设计实践阶段，主要是通过联合体共同研究的形式继续开发，目前我们在AUTOSAR  OS内核设计上处于世界领先的地位，车载系统第一是制定开发基于RTOS新一代的规格，同时在次规格上设计自己的操作系统，第三是为其开发验证套件，其开发研究成果，出了钢材提到的验证套件面向会员开放之外，其他的成果预计明年在网上公开，将以ATKY的名称公开。我们在研究AUTOSAR操作系统的同时，发现它的规格有以下的问题，第一级是开销比较大，如果完全实现AUTOSAR规格当中定义的功能，运行的开销将非常大，第二没有定义内存保护的防御，第三个它提出的多核的规格或不够完善，而且很难满足实质性的要求，第四个AUTOSAR规格比较难理解，此外在实现这个操作系统过程当中我们还有一些问题，针对这些问题我们有以下的方法来解决。第一个针对开销大的问题我们按照保护功能不同要求水平，追加保护共户的子集，也就是在实现操作系统的时候，可以根据具体的功能要求，我们选择不同得子集来实现，另外我们规定了打入相关的硬件的功能，比如我们要求硬件能够要求复次的工作功能，针对没有内存保护的定义方法，我们提出了复制的配置方法。第三多核扩展的不完善性，合适早在AUTOSAR4.0多核版本发布之前，我们就提出了自己多核满足实时性要求扩展的多核规格，针对规格出的问题，我们按照自己的方式，重新完成了规格处理，细节的问题我们在实际的设计过程当中逐个的检讨并解决。

    最后，谈一下我们在车载软件测试套件的开发，这个测试套件的目的主要是进行API测试，当然系统完成之后也可以采用此套件进行测试，其最大的特点是可以通过测试脚本，采用我们的工具，自动生成测试代码，这样可以保证测试方法的一致性，大大提高测试效率。

    最后谈一下Toppers将来的工作。协会主要在以下四个方面进行重点发展。第一个是继续追求高可靠性、安全性、实时性、新一代实时内核技术的开发。包括刚才说的新一代车载系统的开发，其次为了要提高嵌入式系开发效率，我们提高嵌入式软件组建化技术KS，第三是嵌入式平台工具的开发和研发，最后是嵌入式系统培训教材的开发。这个是Toppers新一代内核的路线图，大家可以看到他的起点和技术是新一代内核的ASP，我们在此基础上发展TECS，组建系统以及FMP多核系统，以及HRP具有内存保护、时间保护功能，以及具有节能控制的内核。Toppers历来重视在亚洲地区的推广和普遍，也重视企业使用Toppers成果所开展的商业活动，欢迎下载和使用Toppers各种开发成果，也欢迎加入Toppers协会，以推动Toppers工程的进一步发展，详细情况尽请访问我们的日文和中文的网站，谢谢大家！