迈向车联网汽车技术的 实时操作系统平台

吴 丽源

eSOL 功能安全解决方案

功能安全咨询服务

开发流程支援服务

Hypervisor Solution

eSOL 公司简介

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历史 基本信息 1975 5月29日, ERG股份有限公司成立

1986 发布 MKP86 Real-time OS

1999 发布 PrKERNELv4 Real-time OS

2001 改名为 eSOL股份有限公司 发布 eBinder IDE

2005 发布 eT-Kernel Real-time OS

2006 发布 eT-Kernel Multi-Core Edition Real-time OS

发布 eSOL Emusen 工具 掌上型终端机专用

2008 发表 eT-Kernel Multi-Core Edition Memory Partitioning

2009 发布 eSOL Geminus 系列

2011 发表 eT-Kernel Temporal Partitioning

发布 eSOL ECUSAR

2012 发布 eMCOS (many core processor for real time OS)

eSOL Dr.CAN, eSOL Dr.Repro

2014 发布 eMCOS SDK

eSOL AGRInk 系列， eWeaver

2015 成立 eSOL Trinity 子公司

资本金 US$2.65 million

营业收入 US$48.9 million ( 2014 12月 )

员工人数 374 (2014 12月)

总部 日本东京

主要客户 ARM Ltd., Sony Group Companies, KONICA MINOLTA Group Companies,

NIKON CORPORATION, EPSON Group Companies, Hitachi Group

Companies, Panasonic Group Companies, Canon Inc., Beckman Coulter K.K.,

Alpine Electronics, Inc., TOYOTA MOTOR CORPORATION, NISSAN MOTOR

CO.,LTD., Honda R&D Co.,Ltd., Mazda Motor Corporation, DENSO

CORPORATION, AISIN AW CO., LTD., Robert Bosch Car Multimedia GmbH,

Delphi Automotive LLP, BROTHER INDUSTRIES,LTD., DAIKIN

INDUSTRIES,LTD, Nintendo Co., Ltd., KYOCERA Corporation, Murata

Manufacturing Group Companies, OMRON Group Companies, Renesas

Electronics Corporation, Texas Instruments Japan Limited, Rakuten Edy, Inc.,

SATO CORPORATION, NEC Group Companies, Fujitsu Group Companies,

NIPPON MEAT PACKERS Group Companies, ITOHAM FOODS Group

Companies, EZAKI GLICO Group Companies, Meiji Group Companies,

MORINAGA MILK INDUSTRY Group Companies, Tokyo International Air

Cargo Terminal LTD., Japan Airlines Co., Ltd. (in random order)

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面向ECU系统整合的挑战

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ECU 统合

ECU系统整合

车载电子系统的规模性与复杂性的逐日增加 高精度 + 大量的数据处理

ECU间的信息传送量的增加 →电线束增加 →汽车组件与重量的增加

减量, 緊密与简洁

半导体设备封装技术 多核/多核集群

解耦设计

ECU系统整合的相关课题

功能整合和各ASIL汽车安全完整性等级

适当的分解 6

多核处理器的限制

Core interface

CPU #1

CPU #2

本地

内存

本地

内存

Multi-die Configuration

• 核间通过通信管道进行信息的传输 • 少共享资源 • 核心之间的高独立性 • 还沒投放市場

CPU #1

CPU #2

本地

内存

本地

内存

共享

内存

Multi-core Configuration

• 單一的計算元件中，加入兩個或兩個以上的獨立實體中央處理單元

• 核与共享内存间的信息传输 • 拥有多共享的资源 • 核心之间低独立性 • 已投放市場

7 加强多核心非干扰配置

回到基本…

SMP 多核/多核集群心方法

传输量的增加

作业任务分配到 多核处理器集群

功能安全方法

函数之间不能互相干涉

核心间的连接 →高连贯性与衔接性

CPU 体系结构的问题

矛盾！

Function Distribution Oriented

（AMP）

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重点是安全目标设置

eSOL 的解决模式

ECU统合系统的可靠性 = 控制系统软件的可靠性

改进ECU系统统合的可靠性

方法

改进控制系统软件以提高系统的可靠性

规模小易实现

改进信息系统软件以提高系统的可靠性

涉及范围太广难以达至

需配备装置以防止信息系统软件干涉控制系统软件

9

AMP多核处理器上可实现的安全目标

Fail

Block

Block

10

ECU 整合实例 (现有技术) 使用Hypervisor技术的构筑方式

使用TrustZone® 技术的构筑方式

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ECU 整合实例 (现有技术)

实时操作系统OS

产品构成

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预期将在2016年支持ARMv8架构

eSOL 独自开发的节能实时操作系统

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支持MMU的内存保护功能，进程模式，适于大规模系统

搭载了基本内核功能，最适合对µITRON系统的移植

覆盖POSIX API标准

支持系统级fork, pthread, signal,和IPC机制

容易移植Unix/Linux的应用程序以及提供相应的工程咨询服务

eT-Kernel 多核处理版 • 独有的“混合调度”技术，在单一操作系统下支持SMP型程序和AMP型程序的混合执行。

• 最适于高性能需求的嵌入式系统，如家电，汽车设备以及移动式设备等。

• 使用单一操作系统能避免多核间的通信开销

• 促进软件遗产的再利用

• 可扩展的系统开发

• 全面支持 eBinder IDE

内存/空间 保护技术

针对多核处理器提供内核隔离分区和操作系统保护框架技术确保内存无越界 （eT-Kernel Multi-Core Edition 内存隔离分区技术）

各调度的隔离分区

按照应用运行在用户模式中的trust-level进行隔离分区，确保内存无越界

的保护措施

时空隔离分区 (Temporal partitioning)

周期任务调度法依照任务的实时特性 就绪队列

明确区分硬实时与软实时

限期调度 (Deadline Scheduling)

确保系统的响因时间

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汽车控制系统实例

软件承包服务

提供软件定制与移植服务 从产品原型至最终的产品发货提供一流的客户技术支持

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服务包含底层至高层应用

• 尤其是拥有大量的平台开发经验

• 实时操作系统 OS

• 第三方合作伙伴的产品

• OS和中间件的移植

• 设备驱动的开发

Middleware

OS neutral

Application Automotive (Control, Infotainment), AUTOSAR

AV, Medical, Industrial,

Smartphone, Electronic Books etc.

USB, File Systems, TCP/IP stacks, Wireless LAN

GUI, Codec, Java VM,

Bluetooth, IC Card/Close-range Data Comm, etc.

T-Kernel, μITRON, Real-time OS,

Linux, Android, Windows, iOS,

AUTOSAR, etc

Device Driver UART, SD Memory Card, I2C,

USB, Wireless LAN, Ethernet,

Touch Panel, SPI etc.

Medical Graphics Automotive

系统架构的理解与人员资源集中于有潜力的市场

eSOL结合了多年积攒的技术与经验，不断的致力于提供高品质，低成本，快速投放市场的解决方案。

Multicore and Manycore Technology

• 具有可扩展性的多核-多核集群 RTOS系统 从单核至数百内核

• 分布式微核(micro-kernel)系统结构为异构

多核提供整合

• 受获专利的调度算法(Patented scheduling

algorithm)为实时性与提高处理能力提供依据

• 已经支持通用体系结构: 16-核 RH850, 36-核-

TILERA, 256-核KALRAY, ARM MPCore, 等

• 在应用层面上比Linux快30％，在POSIX API与实时处理方面更为显著

Distributed Micro-kernel Architectures

Embedded Multicore Consortium (Japan)

副主席

The Multicore Association SHIM

工作组的主席

IEEE Coolchips TPC

Urban Drive Working Group

Waseda Advanced Multi-processing Lab Research fellow

JEITA Microprocessor committee

NEDO Technical Committee

eSOL eMCOS IDE Plug-in

Semi-Priority Scheduling

eSOL 拥有世界最先进多核/多核集群技术

功能安全

获得 ISO 26262 ASIL D 认证

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第三方认证 ISO 26262 ASIL D/IEC 61508 SIL 4

提供相关的功能安全文档，以便支持客户系统符合功能安全标准

• （产品认证）

• ISO 26262

• IEC 61508 Edition2.0

• 过程认证(计划中)

• （产品认证）

• ARM Compiler（过程认证）TÜ V SÜ D

• ISO 26262 ：ASIL D

• IEC 61508 Edition2.0 ：SIL 3

• 与ARM Ltd.编译器包括在內

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受获第三方认证的eT-Kernel实时操作系统和功能安全解决方案可以帮助客户在制作相关的文档时，显著的削减所需的成本与劳动力。

安全功能规范一览

车载安全（ISO 26262） 工业安全（IEC 61508） 医药安全（IEC 62304 计划中）

下列的块图包含了有关ISO 26262汽车安全包

的覆盖范围

车载安全软件包对象应用程序

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ISO26262 支持JASPAR的模板

可靠 / 安全系统产品

AUTOSAR 的模块结构

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Libraries

Drivers

Complex

Device Drivers

Communication Abstraction

System Services Communication Services

ＳＷＣ

RTE

AUTOSAR OS

basic function

F.S. mechanism

EcuM

SchM

CanSm

CanTrcv

CanIf

CanDrv

ComCl CDD

MCAL

ＳＷＣ ＳＷＣ ＳＷＣ ・・・

Boot

process

PON

Main

process

eSOL ECUSAR module

eSOL ECUSAR sample

module

Module development by

customer or eSOL (NRE)

Module developed by

Semicon vendor or eSOL

(NRE)

E2E Lib

FlexrayIf

FlexrayTrcv

･･･

BswM

WdgM

Onboard Device Abstraction

WdgIf

ComM

CDD

常用模块由日本OEM及一级供应商提供 OS 操作系统用于一般标准处理 一次性工程费用开发 MCAL

系统服务层与通信层的专署模块. RTE 支持复杂的驱动程序（条款和条件)

/

• 适于ISO15765规格的诊断协

• ECU 可编程模块

• 控制器区域网络分析仪( CANbus Analyzer)

• 基于状态机(State Machine Model)为基础的区域网络诊断

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27

fRSTL 产品指南

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• YOGITECH 的软件测试库能够很简单，快速，与有效的方式来探测并标记在集成组件里所潜在的危险(硬体故障) 。并协助厂商达成功能性安全标准完整性级别SIL2(3) 或 ASILB(D) 的认证目标。

0

硬体故障检测软件 (出荷产品)

成功案例

在众多应用领域的成功案例

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Bosch, Toyota, Denso, Aisin AW, Pioneer, Clarion

JAXA Seiko Epson, Casio, Olympus, Sharp, Pioneer, Nintendo

航空 车载设备

工业设备 音响

消费电器

医疗 教育，科研等等

成功案例:信息-娱乐

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Opel, GM / Robert BOSCH GmbH

高端汽车导航系统

鈴木汽车公司/歌乐公司

CD播放机与显示器

先锋公司

采用了增强现实 (AR)技术

定制系统与汽车摄像

丰田汽车公司/ 爱信AW公司

丰田汽车公司/电装公司

高端汽车导航系统

• 电装公司 • 产品：Denso 车辆运行管理系统

• 录像型数字行驶记录仪

• eSOL产品：

• 先锋公司 • 产品 : 车用多用途播放机 AVH/MVH 系列

• eSOL产品:

• 歌乐公司和铃木汽车公司 • 产品 : 铃木汽车的带显示屏CD播放器

• eSOL产品：

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成功案例:信息-娱乐

eSOL与半导体厂商的合作关系 eSOL支持ARM® Cortex® -A，R 和 M系列的处理器型号，为符合顾客的严格实时需求，达至成本实效率和高效节能的目标。 • Accordo系列 (STMicroelectronics)

• 支持Cortex-R4

• RZ/A1与 R-Car系列 (Renesas)

• 最新式的汽车用途分的Cortex-A9与Cortex-A15

• Jade/ Emerald/ Triton (Fujitsu Semiconductor)

• 支持ARM Cortex-A9内核，用于车载(全景影像系统)图像显示LSI

• i.MX6 (Freescale) • ARM Cortex-A9内核，用于车载信息-娱乐的CPU，提供BSP

• 在T-Kernel POSIX平台下实施 gstreamer 再通过i.MX6 VPU播放H.264规格视频

• Zynq (Xilinx) • ARM CortexA9 MPCoreTM FPGA

• Cyclone V and Arria V (Altera) • ARM Cortex-A9 MPCore FPGA

• SAMA5D3 (Atmel)

• ARM Cortex-A5

eSOL 正在与各个厂商合作开发Cortex-A7相关的项目。

33

总结

总结

Hypervisor Solution

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功能安全咨询服务

Development Process Support eSOL 针对车载系统提供多层面，模块

式功能，ECU平台等的解决方案

谢谢!