嵌入式系統(tǒng)是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是智能系統(tǒng)的核心。人工智能快速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)在智能系統(tǒng)中發(fā)揮了越來越大的作用。伴隨電動(dòng)汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)汽車產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段，汽車操作系統(tǒng)需求激增，國(guó)產(chǎn)化的呼聲越來越高！

許多嵌入式系統(tǒng)是安全關(guān)鍵系統(tǒng)，比如軌交、航空和汽車電子設(shè)備，安全技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)重要研究課題之一。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，信息安全重要性提升到與功能安全同樣的需求等級(jí)，作為基礎(chǔ)軟件的嵌入式操作系統(tǒng)的安全性技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)成為近年的熱點(diǎn)，以智能網(wǎng)聯(lián)汽車為代表的國(guó)產(chǎn)高端智能設(shè)備推動(dòng)高等級(jí)安全軟硬件技術(shù)的落地應(yīng)用。

為此,北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院、北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng)新研究院、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院物聯(lián)網(wǎng)研究中心、嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)、《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》雜志社,采用線上方式舉辦了“第四屆國(guó)產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)主題討論會(huì)(總第28次)”。 本屆論壇聚焦“構(gòu)建安全可靠的工業(yè)操作系統(tǒng)”。主辦方邀請(qǐng)到國(guó)內(nèi)從事嵌入式操作系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)的專家和學(xué)者參與論壇的主題演講和嘉賓討論，研討嵌入式軟件安全技術(shù)和汽車操作系統(tǒng)等熱點(diǎn)議題。本次論壇采用多個(gè)平臺(tái)線上聯(lián)動(dòng)直播，上午會(huì)議由北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院牛建偉教授主持，下午會(huì)議由嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)秘書長(zhǎng)小慶主持，線上聽眾累計(jì)達(dá)到3000人!

論壇上午主題：嵌入式操作系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)-方法與實(shí)踐

嵌入式系統(tǒng)安全性的最新技術(shù)挑戰(zhàn)

日本名古屋大學(xué)情報(bào)學(xué)研究科助理教授 李奕驍博士

隨著物聯(lián)網(wǎng)及智能化等技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜度不斷提升，安全性面臨很多新的挑戰(zhàn)。李博士介紹，當(dāng)前嵌入式軟件開發(fā)中存在兩個(gè)問題：一是形式化驗(yàn)證尚存瓶頸，主要適用于內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、Hypervisor等核心組件，較難滿足上層應(yīng)用開發(fā)對(duì)迭代效率和成本控制的需求；二是軟件脆弱性風(fēng)險(xiǎn)激增，功能復(fù)雜度爆發(fā)，但潛在漏洞無法準(zhǔn)確評(píng)估，隨著物聯(lián)設(shè)備成為主流，漏洞攻擊越來越容易。因此，在軟件開發(fā)的各階段都需要脆弱性對(duì)策。。 報(bào)告中李博士詳細(xì)介紹了幾種軟件脆弱性對(duì)策，如分區(qū)隔離、模糊測(cè)試、控制流完整性。

資源受限是嵌入式設(shè)計(jì)時(shí)繞不開的一個(gè)問題，李博士認(rèn)為MCU也需要開源虛擬化技術(shù)，并介紹了中低端MCU和高端車載MCU虛擬化技術(shù)的實(shí)例。在被問及日本目前的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r時(shí)，李博士表示：日本的嵌入式操作系統(tǒng)多年來一直都是圍繞MCU做開發(fā)，近幾年研究Linux的越來越多（在報(bào)告中李博士也詳細(xì)介紹了實(shí)時(shí)Linux的應(yīng)用實(shí)例）。

面向機(jī)載航空電子系統(tǒng)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)有限公司首席技術(shù)專家 崔西寧研究員

崔西寧介紹，航空電子系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了分立式、聯(lián)合式、綜合化和高度綜合化（IMA）的發(fā)展歷程。綜合化是新一代飛機(jī)航電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，在要求性能提高、成本降低的同時(shí)，也對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，造成軟件規(guī)模急劇膨脹，軟件越來越復(fù)雜，因此分區(qū)操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。崔西寧詳細(xì)介紹了天脈嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這是一款滿足GJB5357標(biāo)準(zhǔn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分區(qū)操作系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)載領(lǐng)域和相關(guān)其他嵌入式領(lǐng)域。目前已經(jīng)開發(fā)了天脈1、天脈2、天脈3三代產(chǎn)品，每一代產(chǎn)品都是為了滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求而開發(fā)。到目前為止，天脈操作系統(tǒng)支持的CPU涵蓋了PowerPC全系、ARM主流、x86、MIPS等多種架構(gòu)的處理器，能夠滿足型號(hào)項(xiàng)目的需求。

基于訂閱者/發(fā)布者的微內(nèi)核操作系統(tǒng)進(jìn)程間通信的形式化驗(yàn)證

華東師范大學(xué) 郭建副教授

郭教授首先介紹了嵌入式系統(tǒng)中編程模型包括多線程模型、事件驅(qū)動(dòng)模型和混合模型三種類型，然后對(duì)多線程模型的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)講解。事件總線將多線程模型與發(fā)布訂閱模式結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了多線程與事件驅(qū)動(dòng)兩種編程模型。郭教授介紹應(yīng)用EventB方法對(duì)事件總線進(jìn)行形式化模型與驗(yàn)證，在每層模型中都對(duì)事件總線混合編程模型的安全性和正確性進(jìn)行證明。

在形式化驗(yàn)證中，涉及到對(duì)需求的修改、分解與添加、分類等知識(shí)，郭教授對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后，通過清晰的模型描述和細(xì)致的精化策略設(shè)計(jì)，整個(gè)工作的自動(dòng)驗(yàn)證率達(dá)到了91％。

操作系統(tǒng)的安全認(rèn)證

浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)與技術(shù)學(xué)院  趙永望教授

趙教授指出：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件，處于軟件棧的最底層，它的安全可靠性至關(guān)重要。由于很難摸透復(fù)雜軟件運(yùn)行規(guī)律和質(zhì)量特征且主流軟件開發(fā)方法難以滿足高安全可靠要求，所以軟件會(huì)出現(xiàn)很多意想不到的問題。趙教授介紹，安全認(rèn)證是解決這些問題的關(guān)鍵。當(dāng)前國(guó)際上主流嵌入式操作系統(tǒng)大多開展了安全認(rèn)證，包括 DO-178C、IEC 61508和Common Criteria等高級(jí)別安全認(rèn)證,推薦基于形式化驗(yàn)證的方法。，。

趙教授在報(bào)告中主要介紹了國(guó)內(nèi)外操作系統(tǒng)的安全認(rèn)證與形式化驗(yàn)證現(xiàn)狀，探討了高級(jí)別安全認(rèn)證的重要性，并重點(diǎn)介紹了CC信息安全認(rèn)證的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和方法。最后，還介紹了在開展國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)安全認(rèn)證中的一些實(shí)踐。

論壇下午主題：汽車操作系統(tǒng)技術(shù)與生態(tài)

大會(huì)主席、嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)秘書長(zhǎng)何小慶主持下午的產(chǎn)業(yè)論壇。何小慶指出：汽車電子系統(tǒng)是規(guī)模大而且復(fù)雜的系統(tǒng)，汽車電子也是全球MCU 最大的市場(chǎng)之一，占比約30%。傳統(tǒng)汽車大約有50到100個(gè)MCU ，智能汽車MCU數(shù)量將翻倍。汽車操作系統(tǒng)包含許多不同類型，實(shí)現(xiàn)不同的功能。長(zhǎng)期以來汽車操作系統(tǒng)為海外科技巨頭和行業(yè)組織壟斷，近年來美國(guó)對(duì)華科技遏制，汽車操作系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的呼聲越來越高，需求越來越緊迫！

新一代智能汽車操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

湖南大學(xué) 常萬里教授

智能汽車操作系統(tǒng)需求有以下幾種：車控操作系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)、智能座艙操作系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有不同的實(shí)時(shí)性要求，總體上需要以有限資源實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，同時(shí)還要兼顧低功耗與高可靠性。常教授的報(bào)告圍繞任務(wù)調(diào)度這一核心展開。在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域，很多應(yīng)用的任務(wù)調(diào)度都需要確定性，所以主流采用固定優(yōu)先級(jí)方法，這一方法確定性強(qiáng)，寬容度高。

常教授介紹了針對(duì)DAG的靜態(tài)最優(yōu)調(diào)度的模型構(gòu)建和求解方法。對(duì)于動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，從DAG優(yōu)先級(jí)分配算法入，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的講解。常教授建議業(yè)界多多關(guān)注DAG生成器的研究，因?yàn)楝F(xiàn)有的DAG生成器均存在重大缺陷，無法客觀、準(zhǔn)確地評(píng)估調(diào)度算法，這是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，無論是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界均沒有一個(gè)統(tǒng)一的DAG生成器。常教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款DAG隨機(jī)生成器，并做了大規(guī)模的測(cè)試，運(yùn)行結(jié)果接近最優(yōu)。

常教授最后做了小結(jié)：車載環(huán)境下，常常需要面對(duì)帶有相互依賴關(guān)系的復(fù)雜任務(wù)，所以調(diào)度研究是核心。

車載軟件的跨系統(tǒng)融合

上海睿賽德電子科技有限公司 CEO，RT-Thread創(chuàng)始人 熊譜翔

熊譜翔介紹，公司是2022年3月正式進(jìn)入車載操作系統(tǒng)領(lǐng)域的。

公司在與車企公司溝通之后，了解到車企對(duì)現(xiàn)有CP AUTOSAR操作系統(tǒng)的看法：好的一面是代碼生成依賴于工具，安全性非常高，從而擺脫了繁雜的代碼編寫，可以進(jìn)行低代碼開發(fā)；不好的一面是其資源占用過大，存在很多約束（必須在規(guī)定的框架下完成工作），市場(chǎng)被幾家廠商壟斷（相互之間不完全兼容，對(duì)新芯片的支持不快速）。睿賽德對(duì)此提出POSIX RTOS+CP AUTOSAR 的解決方案。

熊譜翔表示：睿賽德深耕MCU應(yīng)用領(lǐng)域多年，非常熟悉MCU的控制應(yīng)用，公司開發(fā)的RT-Thread硬實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)具有開源開放、大小可裁剪等特點(diǎn)以及豐富的軟件包生態(tài)，是不挑工具鏈的操作系統(tǒng)。RT-Thread用于車載應(yīng)用是非常有優(yōu)勢(shì)的。此外，還詳細(xì)介紹了支持MPU系統(tǒng)RT-Thread Smart微內(nèi)核操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以及vmRT-Thread 虛擬化解決方案，這些都非常契合車載高性能應(yīng)用。

虛擬化技術(shù)在汽車電子電氣架構(gòu)中的應(yīng)用

中瓴智行(成都)科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān) 楊波濤

楊波濤介紹，汽車操作系統(tǒng)出現(xiàn)以下幾種發(fā)展趨勢(shì)：智能化（一分多）、網(wǎng)聯(lián)化（多合一）以及安全可靠。而虛擬化（Hypervisor）可實(shí)現(xiàn)同一硬件多系統(tǒng)架構(gòu)，滿足智能汽車不同功能分區(qū)隔離和資源共享需求，同時(shí)兼顧安全性、實(shí)時(shí)性、應(yīng)用生態(tài)等，并且可屏蔽硬件差異，以軟件形式定義硬件設(shè)備，使得多個(gè)虛擬機(jī)共享所有受管理的資源。隨著越來越多的半導(dǎo)體芯片公司入局汽車應(yīng)用領(lǐng)域，讓硬件與軟件解耦顯得尤為重要，所以在硬件平臺(tái)滿足要求的前提下，Hypervisor非常適合用于汽車電子電氣架構(gòu)應(yīng)用。

楊波濤詳細(xì)介紹了Hypervisor的關(guān)鍵技術(shù)（CPU虛擬化和節(jié)能降耗技術(shù)、實(shí)時(shí)與系統(tǒng)性能保障技術(shù)、安全和可靠性技術(shù)、I/O虛擬化技術(shù)、虛擬機(jī)通信機(jī)制），并列舉了Hypervisor的應(yīng)用案例。楊波濤最后介紹中瓴智行汽車電子基礎(chǔ)軟件平臺(tái)以及RATIE Hypervisor應(yīng)用實(shí)例。

基于微內(nèi)核架構(gòu)的自主車載操作系統(tǒng)應(yīng)用研究

北京東土科技股份有限公司副總經(jīng)理兼操作系統(tǒng)CTO 龔鵬程

龔鵬程首先介紹了東土科技軟件Intewell操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程，在1990年誕生，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到應(yīng)用于汽車等領(lǐng)域。Intewell是以微內(nèi)核為基礎(chǔ)、功能靈活擴(kuò)展的統(tǒng)一操作系統(tǒng)架構(gòu)，支持分時(shí)分區(qū)運(yùn)行模式，并且分區(qū)內(nèi)提供優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片的多任務(wù)運(yùn)行支持，支持多級(jí)健康監(jiān)控上報(bào)錯(cuò)誤并對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行處理，提供分區(qū)內(nèi)應(yīng)用對(duì)錯(cuò)誤的統(tǒng)一處理，支持對(duì)象資源的全靜態(tài)配置，保證安全關(guān)鍵應(yīng)用資源使用的正確性，通過虛擬化技術(shù)擴(kuò)展支持鴻蒙/Linux/Andriod等第三方客戶系統(tǒng)?，F(xiàn)在已經(jīng)有100多個(gè)工業(yè)客戶成功規(guī)模應(yīng)用。

龔鵬程表示;東土科技提出一種Intewell軟件定義汽車軟件系統(tǒng)的架構(gòu)，其分為5層結(jié)構(gòu)，包括硬件層、內(nèi)核層、系統(tǒng)框架層、服務(wù)層和應(yīng)用層。具體有兩個(gè)應(yīng)用方案：車載控制域融合解決方案（控制域可直接使用）和車載智能駕駛域、自動(dòng)駕駛、整車計(jì)算環(huán)境解決方案。

為了滿足車載應(yīng)用，東土科技的硬件生態(tài)正在由CPU+GPU的嵌入式生態(tài)支持向MCU、SoC為主的車載生態(tài)發(fā)展，支持感知設(shè)備、控制總線接入；軟件生態(tài)也在不斷擴(kuò)大，包括中間件、圖形用戶接口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、通信中間件、人工智能基礎(chǔ)算法等；與汽車行業(yè)Tier1公司合作，以更好地為車廠服務(wù)。

汽車操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐

北京翼輝信息技術(shù)有限公司副總經(jīng)理 徐貴洲

徐貴洲介紹，隨著新能源汽車滲透率越來越高，其電子電氣架構(gòu)正在從域控向中央計(jì)算機(jī)趨勢(shì)發(fā)展，而且汽車智能化的升級(jí)，帶領(lǐng)汽車行業(yè)邁向軟件定義汽車的時(shí)代。自動(dòng)駕駛、智能座艙、智慧聯(lián)網(wǎng)等推動(dòng)汽車行業(yè)向電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化邁進(jìn)，云計(jì)算、5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，也在設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試、部署、營(yíng)銷等環(huán)節(jié)影響著汽車產(chǎn)業(yè)鏈的變革和創(chuàng)新。翼輝信息憑借多年的行業(yè)技術(shù)積累，推出了適用于汽車行業(yè)的任務(wù)關(guān)鍵型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算與邊緣端設(shè)備的快速打通。

徐貴洲以翼輝在汽車領(lǐng)域的操作系統(tǒng)技術(shù)為例，針對(duì)車控、自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、座艙等域控的技術(shù)特點(diǎn)，說明不同域控中翼輝原創(chuàng)操作系統(tǒng)的作用。最后還介紹了翼輝安全關(guān)鍵云原生軟件體系，說明VSOA車載微服務(wù)架構(gòu)、ECS實(shí)時(shí)容器以及ECSM容器管理平臺(tái)等技術(shù)，并講解了該系統(tǒng)在整車軟件架構(gòu)中的應(yīng)用。 ：

討論環(huán)節(jié)：思想碰撞，精彩紛呈

在討論環(huán)節(jié),主辦方邀請(qǐng)到蘭州大學(xué)周慶國(guó)教授、中科創(chuàng)達(dá)首席架構(gòu)師劉壽永、中汽工程研究院北京院汽車網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全中心苑中魁和汽車產(chǎn)業(yè)研究專家朱玉龍，嘉賓針對(duì)國(guó)產(chǎn)汽車操作系統(tǒng)的發(fā)展及國(guó)產(chǎn)替代問題各抒己見，為我國(guó)汽車操作系統(tǒng)的發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。 我國(guó)汽車操作系統(tǒng)的發(fā)展，既需要有利的產(chǎn)業(yè)政策，也需要企業(yè)有過硬的技術(shù)，既需要企業(yè)的互助合作，也需要自身的長(zhǎng)期積累。相信在各界同仁的共同努力之下，我國(guó)汽車操作系統(tǒng)能夠助力我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展、穩(wěn)步向前！

最后，大會(huì)主席、北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院牛建偉教授對(duì)各位老師和專家?guī)砭蕡?bào)告和觀點(diǎn)表示感謝。他說：寒冬即將過去，春天即將到來，期待2023年第五屆國(guó)產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)論壇在線下舉行。

B站搜索“嵌入式大家談”即可觀看會(huì)議回放;登錄嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)網(wǎng)站(www.esbf.org),可獲得報(bào)告的PPT， 關(guān)注“嵌入式系統(tǒng)專家之聲”會(huì)議后續(xù)信息。

嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)是為嵌入式系統(tǒng)不同學(xué)科領(lǐng)域?qū)?家、學(xué)者、工程技術(shù)和媒體人士提供技術(shù)與產(chǎn)業(yè)信息交流 的科技沙龍性質(zhì)的機(jī)構(gòu)。嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)定期組織學(xué)術(shù)交流、技術(shù)研討和產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)等線下和線上會(huì)議,并積極參與行業(yè)科技交流活動(dòng)。

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作者：《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》編輯部， 經(jīng)授權(quán)發(fā)表！