仿真测试入门参考（7）：自动驾驶的软件-操作系统和中间件

“ 经常有朋友问如何学习仿真测试，于是想着把自己的一些经验和理解分享出来，希望能有所帮助。不过视野和技术有限，所说不一定对，供大家批评和参考。这是第7篇，自动驾驶的软件-操作系统和中间件。”

自动驾驶的软件包括操作系统、中间件和应用软件。

1.操作系统

操作系统是软件运行的基础环境，负责管理各种硬件和软件资源以及进程、内存、驱动程序，提供文件和网络系统等。

操作系统可分为实时操作系统（real-time operating system, RTOS）和非实时操作系统。实时操作系统可以确保在规定的时间内完成指定的功能，可及时提供响应并具有高可靠性，常用于车控系统。

实时操作系统又可分为硬实时操作系统和软实时操作系统：硬实时系统具有刚性时间限制，要求系统运行时要绝对满足每一次时间限制要求；软实时系统则可在一定限度内，错过个别的时间限制。非实时操作系统有时也被称为通用操作系统，相对功能更强大，常用于支持更多应用和接口的座舱系统。

常见的车载操作系统有QNX、Linux、Android等：

（1）QNX由黑莓公司提供，具有安全性高、低延时、微内核、非开源等特点，是全球第一个符合ISO26262 ASIL-D的实时操作系统，是广泛应用的汽车嵌入式内核系统，被宝马、奥迪和奔驰的多个车型采用。

（2）Linux是基于开源代码的类UNIX操作系统，具有性能稳定、易于裁剪、开源灵活等特点，被GENIVI联盟和Linux基金会大力推广。

（3）Android是基于Linux开发的操作系统，在广泛用于手机系统，雷诺、雪铁龙、百度、比亚迪等多家企业基于Anodroid开发了自己的车载操作系统。

2.中间件

中间件处于操作系统和应用软件之间，主要作用是为应用软件提供运行和开发的环境，提供数据管理、应用服务、消息传递等功能和服务。

常见的自动驾驶中间件有ROS/ROS2、百度Apollo CyberRT、DDS等：

（1）ROS/ROS2是开源的机器人操作系统，目前也被广泛用于自动驾驶，其提供了硬件抽象描述、驱动程序管理、消息传递和包管理等功能。ROS/ROS2将不同的软件模块视为不同的节点（node），不同的节点间通过基于发布/订阅方式的话题（topic）或者基于客户端/服务器方式的服务（service）传递消息（message）。

（2）Apollo CyberRT 是一个开源、高性能的运行时框架，专为自动驾驶场景而设计。针对自动驾驶的高并发、低延迟、高吞吐量进行了大幅优化。Apollo CyberRT中定义了一系列通信组件，不同的自动驾驶算法模块CyberRT中以组件（component）的形式存在，不同组件之间通过信道（channel）进行通信。

（3）数据分发服务（data distribution service, DDS）是OMG组织在2004年发布的中间件协议和应用程序接口（API）标准，它为分布式系统提供了高效、可靠、实时的数据分发服务。DDS使用以数据为中心的发布/订阅模型（Data-Centric Publish-Subscribe，DCPS），并且提供了多种服务品质（Quality of Service, QoS）策略，满足用户对数据共享方式的不同需求，大大提高了通信的可靠性、灵活性和实时性。