软件定义汽车，丰田准备开干！

对于未来汽车的大脑，域控制器和配套软件都至关重要。这其中，操作系统更是关键一环。在此之前，整车上搭载的各种类型的操作系统，绝大部分来自第三方供应商，包括商业化交付以及基于开源模式的二次开发。

到目前为止，在通往软件定义汽车的道路上，特斯拉等新势力处于相对领先的位置，从而保证整车各种功能的迭代升级能够顺利推进。

相比较而言，传统汽车制造商就没有那么幸运。比如，大众汽车推出的首款MEB平台纯电动车ID.3、沃尔沃XC40插电版以及福特Mustang Mach-E都经历了各种各种的软件开发交付难题。

这对于其他传统汽车制造商来说，都是一次警示。

其中，在自动驾驶系统层面，过去大部分公司都是基于开源的ROS操作系统开发，但这套系统并不能满足汽车行业前装量产的严格车规级要求。“ROS可以帮助企业快速开发Demo，但真正交付量产，仍然存在很多问题。”

现在，丰田汽车正式宣布，正在整合一款名为Apex.OS的操作系统，用于处理量产自动驾驶的关键安全应用程处理，同时加快自动驾驶应用软件的开发，并最终交付前装量产。

这款操作系统由两位来自博世的资深系统工程师创立，在过去的四年时间完成了ROS操作系统的重写，刚刚获得了一份车规级安全认证，拿到了前装量产准入资格证。

一、重写ROS，瞄准车规级量产

“如果软件崩溃发生在车辆的任何安全关键功能上，那将是灾难性的。”Apex.AI公司联合创始人Jan Becker表示，通过重新ROS代码，可以实现功能安全和实时任务处理的要求。

在此之前，ROS操作系统通常只用于研发项目和自动驾驶汽车的Demo开发，而这套重写的开源操作系统为车企提供一个通用的抽象层或SDK包，可以处理车辆中几乎所有的安全关键功能。

最新消息是，Apex.OS已经拿到了TüV NORD的功能安全认证，这意味着该技术已被验证可用于量产车。Jan Becker表示，公司花了一年的时间来完成相关认证工作。

Jan Becker和公司CTO Dejan Pangercic一直是ROS的开发者，2017年，他们开始着手解决导致ROS无法直接进入量产车项目的问题。在过去的四年时间里，他们开发了Apex.OS，并与ROS应用程序编程接口（APIs）保持一致。

ROS是作为机器人系统的通用平台开发，缺乏可靠、实时控制系统所需的一些功能。为此，Apex.AI重新编写了ROS的底层代码和库，以达到车规级的安全水平。

其中，静态内存分配是关键因素之一，“这意味着在多个关键安全程序运行时，不再有动态内存分配，”Becker表示，“这种方式适合消费类产品，但实时运行软件是行不通的。”

要知道，在车辆控制系统中，无法运行任何随机应用程序。“一切都是预先确定的，在启动时就必须分配所需的内存。”Becker表示，对于自动驾驶这样的实时、安全的控制系统来说尤其重要。

此外，通过重写了底层代码库，Apex.OS实现了操作系统可以跨不同硬件平台的一致性和可靠性。如果是基于ROS，开发人员必须使用完全不同的库文件重新编译，并且取决于是运行在X86还是ARM，CPU、GPU还是FPGA上。

按照计划，丰田将把Apex.OS导入一个名为Arene的车载软件开发平台，开发人员能够快速进行功能软件的开发和部署，预计量产时间将在2023年左右。同时，作为一套软件开发框架，Apex.OS可以部署在Linux、QNX等底层操作系统之上。

此外，Apex.AI还有一套名为Apex.Middleware的通讯中间件方案，这意味着，基于ECU硬件+第三方RTOS，Apex.AI可以提供一套完整的中间件系统，来帮助OEM快速开发差异化应用软件。

二、软件，从智能手机到智能汽车

对于软件定义汽车的舆论关注，使得如今全球主要的汽车制造商都不希望被视为“缺少软件的自研能力”（这被视为未来汽车品牌的核心竞争力），即使许多新功能除了营销之外并没有真正的服务用户。

“软件优先”的心态已经开始主导汽车开发。

“丰田在生产优秀可靠的整车和硬件方面有着悠久的历史，但开发软件对许多传统汽车制造商来说是一项新的能力。”丰田首席数字技术官James Kuffner表示，他也是丰田汽车旗下Woven Planet控股公司的CEO。

软件问题，是汽车制造商实现转型升级道路上的成长烦恼，对于丰田来说，也是如此。Kuffner希望全力打造丰田的自有软件平台，以影响未来的硬件，并有机会为丰田汽车带来全新的收入模式。

由丰田原TRI-AD变更而来的Woven Planet控股公司，已经在今年1月起开始正式运营，旗下两家子公司之一（Woven CORE）负责敏捷软件开发和未来丰田汽车的软件定义架构。

Woven Alpha（编织阿尔法），将探索业务扩展的新领域，孵化新的创新项目，如编织城市（丰田的未来城市概念）、Arene（未来汽车操作系统）和AMP（高精地图项目）。

这其中，最重要的一个项目，就是Arene，一个全新的汽车操作系统，将允许丰田汽车未来更容易地兼容各种应用程序，并与云实现同步以及更新。

Arene的目标是在不影响安全的前提下，通过简化车辆软件开发和增加更新频率，向所有人（企业）开放车辆编程。这将为汽车应用程序开发人员创造一个全新的市场，他们通过软件以新颖的方式将汽车融入我们的日常生活。

Arene是一个拥有最先进工具、车辆应用程序编程接口（api）和安全构建块的车辆开发平台，允许快速迭代，缩短从概念到部署的时间。Arene使开发人员和汽车制造商能够以敏捷的方式，通过频繁发布小软件增量，为客户提供持续的价值。

有了Arene，借助现代软件开发工具和最佳实践，一个新的车辆软件开发周期得以实现。Arene为开发人员提供了一套全面的工具和服务，可以将他们的想法转化为实际的工具。

使用Arene精心设计的车辆抽象层，开发者可以将相同的代码部署到任何运行Arene OS的车辆上，其中包括中间件和硬件抽象层(HAL)。

Arene的alpha版本旨在完成从设计一个特性到通过工具自动化将其部署到车辆上的循环，从而为团队建立一个真正的软件开发工作流。Apex.OS就是其中的关键一环。

近日，丰田汽车首次对外宣布，将在此前推出的雷克萨斯高级别自动驾驶的基础上，将这套系统“复制”到丰田品牌，首款车型将是氢燃料动力车Mirai。

“这确实是我们朝着软件优先开发的道路迈出的重要的第一步，”Kuffner表示，未来丰田所有品牌车型的软件功能都将是“可升级”和“可定制”，就像智能手机一样。

Kuffner相信，汽车行业正在将经历此前手机行业经历的过程。进入智能手机时代，强大的软件开发平台，如iOS和Android，使得各种第三方更容易参与到应用程序的开发中来，从而不断更新手机的功能。

同样的创新正在智能互联汽车领域发生。