虛擬化操作系統(tǒng)介紹 車載平臺(tái)有逐漸融合的趨勢(shì)，車載 SoC 的計(jì)算性能和應(yīng)用快速增長，面臨著多種應(yīng)用在 多個(gè)顯示子系統(tǒng)融合在一起的問題，這就要求平臺(tái)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。虛擬化（Virtualization） 技術(shù)飛速發(fā)展，系統(tǒng)虛擬化是虛擬化技術(shù)中的一種，隨著目前 CPU 技術(shù)和性能的極大發(fā)展， 虛擬化技術(shù)真正商用的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來。系統(tǒng)虛擬化是指將一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬化為一臺(tái) 或多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。每個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱虛擬機(jī)）都擁有自己的虛擬硬件（比如 CPU、內(nèi)存和設(shè)備等），來提供一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境。通過模擬虛擬化層，虛擬機(jī)中的 操作系統(tǒng)認(rèn)為自己仍然是獨(dú)占一個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行。每個(gè)虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)可以完全不同，并 且執(zhí)行環(huán)境是完全獨(dú)立的。系統(tǒng)虛擬化的架構(gòu)如圖 4.1 所示。 在虛擬環(huán)境中，物理資源稱為宿主（Host），虛擬出來的資源稱為客戶（Guest）。比如說， 把一個(gè)物理計(jì)算機(jī)虛擬成多個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)，那么這個(gè)物理計(jì)算機(jī)被稱為宿主機(jī)（Host Machine）， 在其之上運(yùn)行的虛擬機(jī)被稱為客戶機(jī)（Guest Machine）。宿主機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)稱為宿主機(jī) 操作系統(tǒng)（Host OS），那虛擬機(jī)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)被稱為客戶機(jī)操作系統(tǒng)（Guest OS）。 4.1.1 車載虛擬化系統(tǒng)架構(gòu) 一般虛擬化系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：硬件、虛擬機(jī)監(jiān)控器和虛擬機(jī)。通過在硬件底層處理 器上構(gòu)建一個(gè)虛擬層，實(shí)現(xiàn)信息娛樂系統(tǒng)、儀表屏系統(tǒng)等多操作系統(tǒng)的同時(shí)、獨(dú)立運(yùn)行，從 而維護(hù)整個(gè)汽車系統(tǒng)的安全[14]。當(dāng)娛樂系統(tǒng)的應(yīng)用出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響儀表系統(tǒng)的應(yīng)用的 正常運(yùn)行。能夠滿足不同需求、有著不同安全要求的軟件能夠?qū)崿F(xiàn)共存共用。同時(shí)通過虛擬 技術(shù)，不同功能系統(tǒng)、軟件之間能夠圖像、驅(qū)動(dòng)器共享，實(shí)現(xiàn)中控屏、儀表屏、后座娛樂屏、 HUD 投影屏之間的無縫互動(dòng)、信息融合。圖 4.2 描述了本系統(tǒng)虛擬化操作系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖。

通常來說，虛擬機(jī)監(jiān)控器（VMM）對(duì)物理資源的虛擬要?dú)w納三個(gè)主要任務(wù)：處理器（CPU） 虛擬化、內(nèi)存虛擬化和 I/O 虛擬化。虛擬機(jī)是由虛擬處理器、虛擬內(nèi)存和虛擬 I/O 設(shè)備等組 成。VMM 的主要功能就是基于物理資源來創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的虛擬資源，組成虛擬機(jī)，為客戶機(jī) 操作系統(tǒng)提供虛擬的平臺(tái)。 處理器虛擬化就需要實(shí)現(xiàn)多操作系統(tǒng)共享 CPU，對(duì) CPU 的分配是可配置的，通過靈活的 配置手段，實(shí)現(xiàn)虛擬 CPU 和硬件 CPU 的不同映射，滿足實(shí)際 CPU 的分配需求。也解決了在 不同架構(gòu) CPU 間通信的問題。內(nèi)存虛擬化就可以實(shí)現(xiàn)各虛擬節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)存高效共享，做到合 理的資源分配。I/O 虛擬化解決了外圍設(shè)備虛擬化的問題，根據(jù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，對(duì)外圍設(shè)備作虛擬 化與共享處理，包括音頻、視頻、輸入視頻解碼、存儲(chǔ)設(shè)備、USB 設(shè)備等。 本車載虛擬化操作系統(tǒng)能夠提供非常好的硬件資源共享的支持，包括數(shù)字儀表盤、車載 娛樂系統(tǒng)、后座娛樂系統(tǒng)。在車載領(lǐng)域，有較多的圖像處理的共享，攝像頭收集的各類圖像 需要及時(shí)的共享在不同的顯示終端，以及音頻資源等外設(shè)的共享，不同的顯示終端播放不同 的節(jié)目源。考慮到整體系統(tǒng)的安全問題，IVI 和 RSE 系統(tǒng)分別作為隔離的虛擬機(jī)運(yùn)行。 4.1.2 系統(tǒng)虛擬化的應(yīng)用 虛擬化技術(shù)經(jīng)過很多年的飛速發(fā)展，市場(chǎng)中已出現(xiàn)了很多比較成熟的產(chǎn)品，從最早期的 服務(wù)器、桌面、工業(yè)、消費(fèi)電子到現(xiàn)在的智能汽車等領(lǐng)域。比如說 Xen 是一款比較成熟的典 型的商業(yè)化產(chǎn)品應(yīng)用，它基于 GPL 授權(quán)方式的開源虛擬機(jī)軟件。 人機(jī)交互（HMI：Human-Machine Interface Technologies）：該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人與車之間的 交互，車主可通過該系統(tǒng)把握車輛信息并對(duì)車輛實(shí)施控制。輸入端多樣交互方式+輸出端多屏 融合與個(gè)性化 UI 帶來全新交互體驗(yàn)。 目前以按鈕與觸屏為主的輸入方式造成駕駛者注意力分散，智能駕駛?cè)藱C(jī)交互實(shí)現(xiàn)觸摸、 語音控制、手勢(shì)控制等多樣化交互方式結(jié)合。智能駕駛?cè)藱C(jī)交互綜合采用語音控制、手勢(shì)控 制等多樣化的技術(shù)手段，給予駕駛者更好的交互體驗(yàn)[15]。智能駕駛?cè)藱C(jī)交互通過中控屏幕、 液晶儀表和抬頭顯示多屏結(jié)合，以及個(gè)性化的用戶界面（UI）設(shè)計(jì)，為駕駛者提供清晰的信 息提示。 目前，汽車中控屏、儀表盤顯然已經(jīng)不再拘泥于車輛基本數(shù)據(jù)顯示，逐漸朝向智能化、 數(shù)字化轉(zhuǎn)變，集成車輛狀態(tài)、路況信息、車載導(dǎo)航設(shè)置、汽車控制等多重功能，駕駛者面對(duì) 駕駛過程中需要處理的大量的信息。本系統(tǒng)主控顯示界面，撥打電話為最高優(yōu)先等級(jí)，導(dǎo)航 界面撥打電話時(shí)，可以單獨(dú)增加通話窗口，不退出導(dǎo)航界面。這就要求系統(tǒng)軟件的操作系統(tǒng)， 通過虛擬化技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)一屏多任務(wù)顯示。 智能駕駛?cè)藱C(jī)交互采用大尺寸、高清車載顯示終端，并將中控屏幕、液晶儀表和 HUD 多屏結(jié)合，搭配個(gè)性化 UI 界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息分塊分類，整合并分析多個(gè)信息流，將需要的 信息以最佳方式呈現(xiàn)給駕駛員，帶來直覺化交互體驗(yàn)。圖 4.3 描述了車載系統(tǒng)虛擬化的應(yīng)用 情況。

?

?

在本車載的虛擬化技術(shù)方案中，Hypervisor 直接跑在 A3900 芯片上，為 Service OS 創(chuàng)造 了第一個(gè)虛擬環(huán)境，然后啟動(dòng) Guest OS。Service OS 以系統(tǒng)最高優(yōu)先級(jí)的虛擬機(jī)運(yùn)行，以滿 足時(shí)間對(duì)敏感需求和系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的要求。Service OS 運(yùn)行本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來管理硬件， 把 I/O 設(shè)備支持單獨(dú)拿出來放在 OS 里是因?yàn)楹芏鄳?yīng)用需要 I/O 資源的共享。Service OS 會(huì)支 持?jǐn)?shù)字儀表盤，ADAS 的顯示功能做在 ADAS 的 VM 里，Android OS、中控系統(tǒng)和后座娛樂 系統(tǒng)都有單獨(dú)的虛擬機(jī)。

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于intel soc+fpga智能驾驶舱和高级驾驶辅助系统软件设计（三）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。