去年5月份，九章智驾发布的《自动驾驶OS现状及市场格局》在产业内引起了强烈反响，但这篇文章的重点是在说狭义OS即“内核”，对作为广义OS一部分的“中间件”，却着墨不多。那么，中间件到底是什么，它分为哪些类别类别又有何特殊意义市场上有哪些主要玩家p>

带着这些问题，《九章智驾》在2021年11月份采访了华玉通软联合创始人毕晓鹏、前中科创达首席架构师汪浩伟（现为均联智行首席架构师）、东软睿驰业务线总监兼欧美全球销售总经理茅海燕、Vector产品专家蔡守群等诸多操作系统领域的专家。

接下来，我们将结合这一系列采访成果，通过4篇文章对自动驾驶中间做个简单的“科普”，这是第一篇。

一．中间件的定义与作用

1.什么是中间件strong>

（图片摘自冯占军博士的《AUTOSAR对基础软件开发是喜还是忧文。AUTOSAR只是中间件的一种，但这里写的“AUTOSAR开发优势”基本也适用于其他中间件。）

不过，站在开发者的角度看，中间件的意义也未必全部是正面的。如冯占军博士在《AUTOSAR对基础软件开发是喜还是忧文中就提到了如下两点：

底层软件工程师变成了工具人，“只要你去点点鼠标，用工具配合就可以了”，很多原本由自己做的测试也改由供应商来做，进而导致工程师的成就感严重降低；时间久了，工程师从0到1开发的能力也会降低。

（图片摘自安志鹏的直播课）

2017年，为更好地满足集中式架构+SOC时代的高等级自动驾驶对中间件的需求，AUTOSAR联盟推出了通信能力更强、软件可配置性更灵活、安全机制要求更高的AUTOSAR AP平台。

需要强调的是，不同于AUTOSAR CP自身已经包含了基于OSEK标准的OS，AUTOSAR AP只是一个跑在Lunix、QNX等基于POSIX标准的OS上面的中间件——它自身并不包含OS。

结合aFakeProgramer于2020年发表在CSDN上的《为什么要用APaptive AutoSAR到底给企业提供了一些什么文及东软睿驰安志鹏在2022年春节前的一场直播中讲的内容，AUTOSAR CP与AUTOSAR AP最主要的区别有如下几点：

1）.编程语言不同——AUTOSAR CP基于C语言，而AUTOSAR AP基于C++语言；

2）.架构不同——AUTOSAR CP 采用的是FOA架构（function-oriented architecture），而AUTOSAR AP采用的则是SOA架构（service-oriented architecture）；

3）.通信方式不同——AUTOAR CP采用的是基于信 的静态配置通信方式（LINCAN…通信矩阵），而AUTOSAR AP采用的是基于服务的SOA动态通信方式（SOME/IP）；

4）.连接关系不同——在AUTOSAR CP中，硬件资源的连接关系受限于线束的连接，而在AUTOSAR AP中，硬件资源间的连接关系虚拟化，不局限于通信线束的连接关系；

5）.调度方式不同——AUTOSAR CP采用固定的任务调度配置，模块和配置在发布前进行静态编译、链接，按既定规则顺序执行，而AUTOSAR CP则支持多种动态调度策略，服务可根据应用需求动态加载，并可进行单独更新。

6）.代码执行和地址空间不同——AUTOSAR CP中，大部分代码静态运行在ROM，所有application共用一个地址空间，而在AUTOSAR AP中，应用加载到RAM运行，每个application独享（虚拟）一个地址空间。

这些区别，带给AUTOSAR AP的优势有如下几点——

1）.ECU更加智能：基于SOA通信使得AP中ECU可以动态的同其他ECU同其他ECU进行连接，提供或获取服务；

2）.更强大的计算能力：基于SOA架构使得AP能够更好地支持多核、多ECU、多SoCs并行处理，从而提供更强大的计算能力；

3).更加安全：基于SOA架构使得AP中各个服务模块独立，可独立加载，IAM管理访问权限；

4).敏捷开发：Adaptive AUTOSAR服务不局限于部署在ECU本地可分布于车载 络中，使得系统模块可灵活部署，后期也能灵活独立更新（FOTA）；

5).高通信带宽：可实现基于Ethernet等高通信带宽的总线通信；

6).更易物联：基于以太 的SOA通信，更易实现无线、远程、云连接，方便部署V-2-X应用。

（图片摘自超星未来）

2.ROS 2

ROS是机器人操作系统（Robot Operating System）的英文缩写，原生的ROS本是机器人OS，并不能直接满足无人驾驶的所有需求，用作自动驾驶中间件的是ROS 2。

ROS 2与ROS 1的主要区别如下：

（1）.ROS 1主要构建于Linux系统之上，主要支持Ubuntu；ROS 2采用全新的架构，底层基于DDS(Data Distribution Service)通信机制，支持实时性、嵌入式、分布式、多操作系统，ROS 2支持的系统包括Linux、windows、Mac、RTOS，甚至是单片机等没有操作系统的裸机。

（2）.ROS 1的通讯系统基于TCPROS/UDPROS，强依赖于master节点的处理；ROS 2的通讯系统是基于DDS，取消了master，同时在内部提供了DDS的抽象层实现，有了这个抽象层，用户就可以不去关注底层的DDS使用了哪个商家的API。

（3）.ROS运行时要依赖roscore，一旦roscore出现问题就会造成较大的系统灾难，同时由于安装与运行体积较大，对很多低资源系统会造成负担；ROS2基于DDS进行数据传输，而DDS基于RTPS的去中心化的通信框架，这就去除了对roscore的依赖，系统的稳定性强，对资源的消耗也得到了降低。

(4).由于ROS 缺少Qos机制，topic的稳定性与质量难以保证；ROS2则提供了Qos机制，对通信的实时性、完整性、历史追溯等功能有了支持，这便大幅加强了框架功能，避免了高速系统难以适用等问题。

不过，ROS2的QoQ配置较为复杂，目前主要是国外一些专业的大学或实验室在使用,国内仅有极少数公司在尝试;此外，ROS 2的生态成熟度远不如ROS,这也给推广应用带来了不便。

跟AUTOSAR AP一样，ROS 2也是跑在soc芯片上、用于满足高等级自动驾驶的需求的。不过，萧猛在去年的一批文章中却特别强调：当我们称 “ROS/ROS2 为中间件”时，其含义与 “AUTOSAR AP为 中间件”并不是对等的关系。

萧猛的文章称：

当我们说 AutoSar是中间件时，这个中间件是很明确的 L.BSW层语义，即处于计算机OS与车载ECU特定功能实现之间，为 ECU功能实现层屏蔽掉特定处理器和计算机OS相关的细节，并提供与车辆 络、电源等系统交互所需的基础服务；

ROS/ROS2 是作为机器人开发的应用框架，在机器人应用和计算机OS之间提供了通用的中间层框架和常用软件模块(ROS Package)，而且， ROS团队认为这个框架做得足够好，可以称作操作系统（OS）了。

ROS 2尽管在功能上跟AUTOSAR AP有不少重叠之处，但两者的思路是不一样的：

（1）.从表现形式上看，AUTOSAR AP首先是一套标准，这个标准定义了一系列基础平台组件，每个平台组件定义了对应用的标准接口，但没有定义实现细节，和平台组件之间的交互接口（这些部分留给 AUTOSAR AP供应商实现）；ROS2则从一开始就是代码优先，每个版本都有完整的代码实现，也定义有面向应用标准API接口。

（2）AUTOSAR AP从一开始就面向ASIL-B应用；ROS 2不是根据ASIL的标准设计的，ROS 2实现功能安全的解决方案是，把底层换为满足ASIL要求的RTOS和商用工具链(编译器）。

ROS 2“过不了车规”似乎已成为一个很广泛的行业共识。但在萧猛看来，ROS2本来就不是为实时域设计的，如果一定要把实时性要求高的车辆控制算法运行在 ROS2中，“那是软件设计的错误，而不是ROS2的问题”。

萧猛认为，只要能补齐 L.BSW层所需要完成的所有功能、补齐 A 轴所有切面要求的特性，ROS 2就能用于自动驾驶量产车。如前段时间刚拿到采埃孚等多家巨头投资的Apex.AI公司基于ROS 2定制开发的Apex.OS就已经通过了最高等级的ASIL D认证。

萧猛说：“这实际上是基于 ROS 2的架构去实现一套 AUTOSAR AP 规范。这可以成为一个单独的产品，投入时间+人+钱可以开发出来，只是看有没有必要，值不值得”。

在具体的实践中，ROS 2跟AUTOSAR AP存在直接竞争关系——尽管对用户来说，并不存在严格意义上的“二选一”问题，但通常来说，若选了ROS 2，就不会选AUTOSAR  AP了；若选了AUTOSAR  AP，就不会选ROS 2了。

3. CyberRT

Cyber RT是百度Apollo开发出来的中间件，在Apollo 3.5中正式发布。Cyber RT和ROS2是比较像的， 其底层也是使用了一个开源版本的DDS。

百度最早用的是ROS 1,但在使用的过程中逐渐发现了ROS 1存在“若ROS Master出故障了，则任何两个节点之间的通信便受到影响”的问题，所以就希望使用一个“没有中间节点”的通信中间件来代替ROS 1，那时还没有ROS2，所以自己去做了一个Cyber RT。

为了解决 ROS 遇到的问题，Cyber RT删除了master机制，用自动发现机制代替，这个通信组 机制和汽车 络CAN完全一致。此外，Cyber RT的核心设计将调度、任务从内核空间搬到了用户空间。

（图片出处：https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/118151673）

其相对于其他系统，Cyber RT的一大优势是，专为无人架驶设计。百度已将Cyber RT开源，某互联 巨头的自动驾驶团队使用的中间件便是百度开源出来的Cyber RT。

Cyber RT跟ROS 2之间也存在竞争关系。

在谈到AUTOSAR AP、ROS 2与Cyber RT这些中间件的关系时，Vector产品专家蔡守群的解释是：

“不需要很机械地去分类，你可以把AUTOSAR  AP, ROS和Cyber RT都想象成一个提供一组中间件的超市，用户可以按需从不同的超市购买，并不是说从一个超市买过一个中间件，就不能从其他超市买了。

蔡守群说：AUTOSAR AP中也包含了对ROS接口的支持。说不准哪天ROS和Cyber RT就会加入AUTOSAR AP的组件，或者 AUTOSAR  AP会引入Cyber RT的组件。

4.DDS（通信中间件）

（1）什么是DDSstrong>

在自动驾驶领域，中间件的功能涉及到通信、模块升级、任务调度、执行管理，但其最主要的功能就是通信。当前市场上，无论是Cyber RT还是 ROS，基本上90%的功能就是通信，狭义上说就是通信中间件。

通信中间可以分成开源和闭源的两种。开源的为OPEN DDS、FAST DDS、Cyclone等，闭源的就RTI的DDS和Vector的SOME/IP。DDS的全称为Data Distribution Service ，指一种数据分发服务标准，由对象管理组织(OMG)制定。

参考资料：

软件定义汽车（2）-软件中间件（Autosar为例）

https://zhuanlan.zhihu.com/p/261291971

一文读懂自动驾驶的“中间件”

https://zhuanlan.zhihu.com/p/372712318

「冰羚」— 撑起自动驾驶未来的“中间件”！

https://www.sohu.com/a/413809647_362550

自动驾驶软件架构之：中间件与SOA（三）

https://mp.weixin.qq.com/s/vFHw3U3ESJs_16x6e2kctg

AUTOSAR对基础软件开发是喜还是忧p>

https://mp.weixin.qq.com/s/EDiVWZ027s7zlWAaC5nMFA

ROS与ROS2比较

https://blog.csdn.net/tuziaaa/article/details/103358145

中间件ROS/CyberRT/AutoSAR对比

https://blog.csdn.net/xhtchina/article/details/118151673

无人驾驶与机器人领域的中间件与架构设计

https://www.likecs.com/show-126986.html

为什么要用APaptive AutoSAR到底给企业提供了一些什么p>

https://blog.csdn.net/usstmiraclepe=blog

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