面向车载终端的嵌入式可视化集成开发环境及其产业化推广项目可行性计划书可编辑.docx
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面向车载终端的嵌入式可视化集成开发环境及其产业化推广项目可行性计划书可编辑
面向车载终端的嵌入式可视化集成开发环境及其产业化推广项目可行性计划书
1选题的必要性1
11项目所处技术领域产业政策1
12项目所处技术领域技术发展现状2
13项目技术先进性对相关领域技术进步的推动作用12
14项目目前进展情况13
2技术方案论述14
21项目创新点及达到的技术水平14
211项目创新点论述14
212项目完成时达到的技术水平15
22项目技术方案论述16
221项目主要研究内容概述16
222嵌入式Linux操作系统解决方案18
223可视化集成开发环境解决方案22
224标准构件库25
225车载信息终端产品及产品开发模式26
23项目技术质量指标29
231项目产品达到的主要技术性能指标29
232通过的国家相关行业许可认证30
24分阶段描述项目执行过程中各阶段目标31
25项目经费预算情况32
251项目投资总额32
252项目已完成投资项目须新增投资及投资构成和投资预算32
253申请科技三项经费的使用预算35
3项目实施支撑条件35
31项目技术来源知识产权35
32项目技术来源技术积累38
321中兴在嵌入式系统方面的技术积累38
322中兴在Linux操作系统及集成开发环境方面的技术积累38
323中兴在手机终端及汽车电子方面的技术积累39
33已具备的产业化基础40
331863项目面向通讯行业的嵌入式软件开发平台40
332信产部电子基金项目智能手机Linux操作系统41
34项目实验检测条件42
341中兴在嵌入式系统方面的实验平台42
342中兴在Linux操作系统及集成开发环境方面的实验平台42
343中兴在手机终端及汽车电子方面的技术互通42
344充分利用已有的产业化基础42
35项目申请单位人才资源情况43
4项目预期经济效益45
41预期市场需求45
42预期盈利水平48
一项目形成的生产能力48
二采用量--本--利分析法找出盈亏平衡点50
三预计年产量品种产值利税52
43预期产业化前景52
44项目实施风险分析53
5项目预计社会效益环境效益54
51项目经济和社会效益分析54
52对资源利用情况55
53对人才培养情况55
54环境影响及效益55
6附件57
附件1中兴通讯对本项目的授权证明57
附件2中兴软件配套资金承诺证明58
附件3相关证书59
选题的必要性
项目所处技术领域产业政策
进入21世纪以来国际汽车产业正在发生根本性的变化突出表现为全球汽车产销格局发生转变美欧日等发达国家汽车需求增长趋缓亚太东欧南美等新兴汽车市场增速趋快国际跨国汽车集团为适应这一变化正在加紧自身结构调整加快了汽车制造业向发展中国家转移步伐专家预测2015年发展中国家的汽车产量占全球的份额将由目前25增加到48这种变化将为发展中国家的汽车工业带来发展机遇市场竞争日趋激烈营销理念不断更新欧洲美洲亚洲成为支持汽车产业发展的三大市场以中国为代表的亚洲更是市场争夺的重点技术创新成为获得核心竞争力的关键当前国际汽车市场竞争的实质就是技术创新能力的竞争世界各大汽车公司已把主攻方向从规模效应转向以微电子技术和信息技术为代表的高新技术改造汽车工业特别是汽车电子技术将得到更快发展汽车工业将全面进入汽车电子时代
现代汽车技术与电子技术信息技术融合在一起形成了汽车电子这个最具前景的新兴产业汽车已经不再是简单的交通工具而成为现代科技的载体和结晶几乎所有的电子信息产品都可以应用于汽车整车信息技术在汽车领域的深度应用推动汽车发生革命性变化汽车电子由此成为新的经济增长点之一也极大地拓展了信息产业的发展空间所以发展汽车电子是推动信息技术和产品革新的重要途径随着我国汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提升汽车电子产业将发挥巨大的经济规模效应成为我国国民经济发展的新兴支柱产业和新的经济增长点
为了抢夺国内巨大的汽车电子市场国家出台了大量的政策并采取切实措施对汽车电子行业进行大力扶持目前汽车电子已经成为国家重点发展的产业2004年5月国务院国家发展和改革委员会颁发了汽车产业政策在该政策的技术政策部分明确规定国家支持汽车电子产品的研发和生产积极开展汽车电子产业加速在汽车产品销售物流和生产企业中运用电子信息技术推动汽车产业发展几大部委将在全国选择几个有发展潜力的区域成立汽车电子全国计算平台形成几大汽车电子产业基地基地内的企业享受国家相关优惠政策这些产业政策的实施为本项目的产业化发展提供了一个良好的政策环境2004年6月1日国家出台了新的《国家汽车产业政策》《国家汽车电子发展规划》明确指出国家将支持汽车电子产品的研发和生产积极发展汽车电子产业并且采取切实行动在科技发展计划中进行了重点支持为我国汽车工业摆脱核心技术空心化创造了条件和机遇
项目所处技术领域技术发展现状
当前国际汽车市场上汽车电子化竞争非常激烈电子控制系统的应用十分普遍统计数据表明在国外著名汽车制造厂商中每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的30左右其中光微处理器多达50多个越是高档汽车电子化程度越高汽车电子最显著特征是向控制系统化推进用传感器微处理器MPU执行器数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统正获得极其广泛的市场
我国汽车工业步入持续快速发展时期并且随着能源排放安全法规的日趋严格和客户对汽车舒适性要求的不断提高电子技术在汽车上的作用越来越重要汽车的安全节能环保以及智能化和信息化是未来汽车的发展趋势在汽车技术的发展进程中汽车电子的作用尤为突出是开发新车型改进汽车性能最重要的技术措施汽车上70的创新来源于汽车电子未来汽车电子的发展将主要集中在动力总成控制底盘控制车身控制主动及被动安全汽车网络通信系统安全与防盗等方面并呈现出功能多样化技术一体化系统集成化和通信网络化的特点
1中国电子信息产业发展研究院
中国电子信息产业发展研究院承担的信息产业部2004年电子发展基金的重点项目汽车计算平台技术框架和发展战略该项目的主要目标是建立具有自主知识产权的汽车计算平台技术框架和标准体系加大技术创新和产业化力度提升我国汽车产业的技术竞争力该项目根据现代信息和汽车技术智能化网络化信息化和集成化的发展趋势在系统分析了汽车计算控制功能及其实现途径的基础上提出了汽车计算平台的技术体系框架使整车的计算和控制实现了系统一体化
2某集团
2005年6月16日某集团联合阿尔派株式会社在大连发布了进军汽车电子领域的战略据介绍某和阿尔派合作了15年在车载音响领域积累了丰富的经验这一次某董事长刘积仁宣布了更加雄心勃勃的计划就是以汽车数字娱乐领域的经验为基础争取在GPS定位等方面谋求突破并逐步介入汽车电子信息系统其他领域嵌入式软件开发外包的机会将在未来很长一段时间内存在这是刘积仁进军汽车电子领域的认识论基础他告诉记者中国具有丰富而廉价的人力资源阿尔派选择某这种国内的软件开发商将极大地降低开发成本而某也在合作的过程中不断提高自己的研发能力从基本的Coding逐步转向程序整体设计
3飞思卡尔Freescale
飞思卡尔汽车电子业务着重在汽车网络解决方案驾驶员信息系统轮胎压力监测系统车身控制模块系统等解决方案架构因MPC5500低成本柔性化定量化高性能的架构飞思卡尔将推广为动力总成和底盘应用建立以MPC5500为工业标准的平台这也表明半导体厂商已由单纯的元器件供应商向系统级解决方案供应商转变以适应汽车电子市场模块化系统化供货的需求
另外飞思卡尔携手Metrowerks推进Linux在汽车娱乐电子系统的应用其硬件采用飞思卡尔面向汽车应用领域的mobileGT架构和Total5200开发平台以Linux支持包BSP对平台软件开发环境进行优化MetrowerksLinuxBSP的特长在于创建多种多样的联网汽车产品集无线图形音频和GPS技术等特性于一体
4WindRiver的汽车电子平台
成立于1981年的WindRiverSystemsWRS公司目前是全球提供嵌入软件和服务的著名公司之一WRS为各行业提供软件开发工具实时操作系统先进的连接手段包括电信数据通讯数码摄像网络医疗计算机外设汽车工业测量和控制航空等领域汽车电子是WRS重点发展的战略领域之一WSR推出的汽车电子平台PlatformADPlatformforAutomotiveDevices如图1-2-1所示其发展规划如图1-2-2所示
图1-2-1WindRiver的汽车电子平台
图1-2-2WindRiver汽车电子平台发展规划
WRS的PlatformAD的主要特点如下
多操作系统支持策略现时支持VxWorks操作系统和Linux操作系统
支持各种主流CPU提供丰富的BSP如–PowerPCSuperHARMMIPSPentiumXScaleFreescaleMPC5200RenesasSH4andSH4aSESH7751RSolutionEngineandSH7770Lambic等
可视的集成的有好的开发调试界面和丰富的工具
高可靠性良好的可裁剪性
支持第三方合作伙伴的软件包
迄今为止WindRiver与许多全球领先的汽车电子厂商都有成功合作如BMWBoschBlaupunktDaimlerChryslerDelphiGMHarmanBeckerHyundaiMagneti-MarelliNissanSiemensVDOVWAudiOpelXanaviVisteon等另外风河将进一步加速发展车载资讯娱乐系统和telematics标准并以此推进COMETCommunityEnablingTelematicsObjectives协作计划在欧洲的实施作为车载设备和telematics中间件领域的业内领先公司WindRiver为整个联盟提供了满足汽车市场需求的各种技术支持通过与COMET计划中其他公司的紧密合作WindRiver公司已经成为推动汽车工业发展进程中不可或缺的一股力量
5Hopen汽车电子平台
凯思昊鹏公司开发的Hopen汽车电子平台是新一代的智能化的汽车移动应用平台它以汽车为承载平台融合了安全通讯资讯娱乐导航办公服务等多种功能为汽车电子的发展起到了巨大的推动作用Hopen汽车电子平台实现的主要功能如下
定位服务汽车通过GPS得到车辆当前的经纬度信息然后从GIS中心下载该地区范围的地理信息并在终端上显示汽车的正确位置
求助服务当用户在车内遇到紧急情况时可以用最快的方式向外界发出求助信号通知有关人员或事故处理中心实现快速救援
事务助理为汽车用户提供一些便利的事务处理功能主要包括个人助理和文件传输
支持终端服务可以远程登录到办公室或者家里的计算机上在车载终端上访问计算机进行远程办公以及上网收发邮件等
信息娱乐服务为汽车用户提供信息和娱乐服务主要功能包括多媒体播放移动梦网功能等
提供汽车电子软件系统应用程序开发工具SDK用户可以通过互联网定制开机画面屏幕保护密码以及其他个性化设置
运行平台软件采用LINUX操作系统硬件采用INTELXSCALE
尽管国内外已经有一些企业推出了针对汽车电子的一些软件产品但在本领域的竞争主要是是标准之间的竞争行业联盟之间的竞争目前的竞争处在初期阶段整个市场处在一个快速发展期远未达到饱和竞争状态为了在市场中赢得竞争优势一些行业标准和行业联盟也随之出现下面对其中主要的行业标准境进行简要介绍
1OSEKVDX标准
OSEKVDX是由欧洲汽车厂商和科研机构联合提出的一个项目主要目标是定义用于汽车电子的RTOS软件接口通信功能和网络管理等对汽车电子软件开发平台作了较为全面的定义与规定目前这一系列标准已被采纳为国际标准ISO17356
为了解决汽车中软件含量增加在操作系统和通信网络方面重复开发软件工程师的效率不能满足高质量产品的要求等诸多问题欧洲汽车行业在20世纪90年代提出了车内多控制单元的开放式分布控制标准OSEKVDXOpenSystemandCorrespondingInterfacesforAutomotiveElectronicsVehicleDistributedeXecutive其含义是汽车电子系统的开放平台和统一接口主要包括操作系统OS通信COM网络管理NM和OSEK实现语言OIL等四个标准这些标准是欧洲汽车行业先进开发技术的总结提供了将各种先进汽车电子设备有机集合在一起的网络化嵌入式系统的开发规范
图1-2-3OSEKOS在OSEKVDX中的层次模型
OSEKVDX操作系统OS定义了一个小的可伸缩的实时操作系统RTOS对于存储容量有限和功能专用的嵌入式系统是非常理想的从运行在8位微处理器上的系统到运行在32位处理器上的系统都可以使用这个OSOSEKVDX的OS可以对中断级系统行为级和任务级3个级别的事件进行处理此外操作系统还提供了任务管理调度事件管理内存资源管理报警和出错处理等诸多功能OS在OSEKVDX中的层次模型如图1-2-3所示
OSEKVDX的通信COM定义了一个应用程序内或者应用程序之间进行任务间或者处理器之间通信的接口和协议该协议提供标准API服务每个标准都可以独立操作通信力求独立于协议并使其在任何环境下都能灵活运用与COM一起最常用的网络硬件是控制器局域网CAN它已成为工业标准网络协议应用于汽车和工业领域该规范并不排除其他网络协议如以太网的TCPIP协议点对点协议或者其他专用协议并且在单一的COM环境中多个硬件网络标准可以混合使用COM规范定义了异步通信模型应用程序在恢复运行之前不必等待消息并且当它得不到请求的消息时也不会被阻塞消息的内容和使用方法与COM无关
OSEKVDX网络管理规范定义了监控静态网络中节点的算法提供了一个控制网络管理组件的应用程序接口API扩展了网络提供的状态和配置信息OSEKVDX的NM为网络监控提供了两种机制一种是通过监控应用的消息进行间接监控另一种是对于特定的网络管理利用标记机制进行直接监控OSEKNM的应用主要包括OSEKVDXNM与应用程序的接口API节点监控的算法OSEKVDXNM与OSEKCOM的接口转换到睡眠状态的算法OSEKVDXNM协议数据单元NMPDU等
另外为了达到软件可移植的目标OSEKOIL规范提供一种在特定CPU中配置OSEK应用的机制每个CPU对应一个OIL描述所有的OSEK系统对象用OIL对象来描述OSEK应用的OIL描述是一组OIL对象的组合CPU是这些OIL对象的容器OIL明确地为每个OIL对象定义了所有标准属性每个OSEK应用可以定义附加的特殊执行属性和引用并限制每个属性的取值范围OIL文件可以是手写的或者是系统配置工具产生
汽车工业API标准的出现是在开发时间和降低成本提高软件质量和模块的可移植性上迈进了一大步不同的一致类不同的调度模式和静态配置的特征保证了OSEKVDXOS能广泛地运用在不同的场合适用于不同的硬件目前已经有很多能提供符合OSEKVDX的操作系统供应商如WindRiverMotorolaETASSysgoAcceleratedTechnologies和Realogy都在推动OSEKVDX的发展和应用我国已经将开发符合OSEKVDX标准的汽车电子嵌入式软件平台及关键技术的研究列入863计划的软件重大专项中以清华浙大等为代表的高校进行了前期的研究与相关企业等合作的产品应用也已经基本成型为实现符合OSEK标准的操作系统和平台的产业化打下了良好的基础
2AutoSAR
AutoSARAutomotiveOpenSystemArchitecture汽车开放系统架构是由国际知名的几家汽车电子和软件业界的主要厂商建立起来的行业组织该团体由德国宝马戴姆勒·克莱斯勒及罗伯特·博世等公司于2003年7月设立其宗旨是为了规范汽车电子产品软件和元器件的互通性为汽车电子控制系统软件接口和软件模块制订标准其标准就是AutoSARAutoSAR软件架构见图1-2-4主要目标是确立汽车厂商及ECU厂商开发软件所需的通用基础统一汽车业界软件部件间的界面等以此提高以ECU为开端的软件开发效率使更新更为容易
图1-2-4AutoSAR软件架构
目前AUTOSAR的核心成员共有9家公司分别是宝马罗伯特·博世德国大陆戴姆勒·克莱斯勒美国福特法国标致·雪铁龙德国西门子VDO丰田汽车及德国大众起初AutoSAR致力于通过集成诸如操作系统总线技术通信层硬件抽象层API应用编程接口和标准库功能等元素对基本的系统功能进行标准化连接这些元素的粘合剂是AutoSarRTE运行时间环境AutoSARRTE属于软件层它负责管理各种不同服务和底层硬件的标准软件接口这些软件接口是特定设备软件组件的主要组成部分
按照RTE的定义RTE是一种虚拟功能总线它起到通信中心的作用ECU之间所有的信息交换都在RTE中进行RTE建立在提供诸如操作系统和网络通信等服务的基本软件层之上通过标准外围控制器抽象层SPAL这一基本的软件层实现了对硬件的抽象化其中SPAL包含了微控制器存储器和输入输出接口的标准驱动程序此外通过特定设备抽象层SPAL和底层的ECU可以互相通信这里的特定设备抽象层包含了外部设备的驱动程序并提供了API应用编程接口从而实现对设备及其外围的访问一系列可以直接访问微控制器资源的复杂的驱动程序如外围控制处理器和定时处理器单元还可以检测传感器的性能以及实现对执行器的控制包括诸如燃料喷射器之类的对时间要求严格的模块
汽车制造商面临的其它严峻的挑战包括减少分布式微控制器的数量根据模拟器件公司的Steyerl提供的数据包含所有附加功能的最新的宝马5系列车型拥有95个ECU其中每个ECU至少包含一个微控制器应用更集成化的架构和更多的功能强大的芯片有望简化整个系统并大大减少嵌入式处理器的数量从而可以降低成本并改善可靠性
3Telematics
Telematics是目前汽车电子行业蕴涵巨大商机的一种具有代表性的前沿技术简单的说Telematics就是指应用无线通信技术的车载电脑系统Telematics是远距离通信的电信Telecommunication和信息科学Informatics的合成词按字面可定义为通过内置在汽车航空船舶火车等运输工具上的计算机系统无线通信技术卫星导航装置交换文字语音等信息的互联网技术而提供信息的服务系统
Telematics目前主要应用在车载系统上而最早是想通过提高互联网上信息的传播效率改善有关业务或政府有关的公共服务因此Telematics基本上可以认为是计算机与无线通信技术的综合产物根据使用目的不同可分为三种基本类型即交通信息与导航服务安全驾驶与车辆保护及故障诊断的车辆维护服务娱乐及通信服务为达到上述功能同时也需要提供全球定位系统技术地理信息系统GISGeo-graphicInformationSystem智能型交通系统ITSIntelligentTransportSystems技术
除了目前已有的车载音响车载电话等常用功能它还可提供卫星定位卫星导航无线PDA上网网络游戏在线电视等等先进业务功能非常强大汽车行驶当中出现故障时通过无线通信连接服务中心通过终端机接收邮件并查看交通地图在后座还可以玩网络电子游戏内置在发动机上的计算机记录汽车主要部件的状态并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因
目前整个国际汽车行业一片繁荣作为行业技术引领者的美国欧洲日本韩国等国家都以推出具有类似功能的汽车专业机构分析市场前景广阔
4汽车总线协议
目前汽车上普遍采用的汽车网络有局部互联协议LINLocalInterconnectPortocol控制区域网CANCortrollerareanetwork或称现场控制总线正在发展中的汽车网络技术还有高速容错网络协议FlexRay用于汽车多媒体和导航的MOST
图1-2-5主要汽车总线协议对比
图1-2-5是几种主要汽车总结协议的对比下面分别对上述协议进行简单介绍
LIN
LINLocalInterconnectProtocol是一种低成本的串行通讯网络协议采用单个主控制器多个从设备的模式在主从设备之间只需要一根12V的信号线最高传输速率可达20Kbps典型的LIN网络的节点数可以达到12个以门窗控制为例在车门上有门锁车窗玻璃开关车窗升降电机操作按钮等只需要一个LIN网络就可以满足要求而通过CAN网关LIN网络还可以和汽车其他系统进行信息交换实现更丰富的功能例如中控安全等LIN的主从式结构不会因为一个从设备的故障而破坏整个网络目前LIN已经成为国际标准被多数整车厂商和配件厂商所接受
CAN
CANControllerAreaNetwork是目前使用最广泛的一种汽车网络从10万元以下的国产赛弗到过百万的奔驰都不同程度的使用了CAN有统计显示2000年全球CAN节点的销售超过了1亿个节点CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线最高速率可以达到1Mbps有很高的抗干扰能力连接于各个ECU之间的CAN总线实际上是由CAN控制器收发器和一对双绞线构成CAN总线控制器可以捡出各种错误并可以让出错的单元退出总线另外CAN总线还有优先级控制可以满足实时通讯在一辆汽车里通常有两条或三条独立的CAN总线速度低于125Kbps的CAN总线通常用于非关键实时的舒适系统例如天窗座椅门窗空调和前后灯一般而言这些系统会先就近连成一个LIN网络然后通过网关与CAN总线相连低速CAN总线有自动休眠功能总线可以让没有操作的节点进入节电模式在需要的时候再由总线唤醒高速总线的速度可以达到500Kbps甚至1Mbps主要用于关键实时系统例如引擎管理防抱死系统巡航系统底盘系统等高速CAN和低速CAN通过网关连接在一起构成整个汽车网络通常这些网关设在仪表盘
FlexRay
XBYWIRE是未来汽车的发展方向简单得说就是线控操作该技术来源于飞机制造基本思想就是用电子控制系统代替机械控制系统减轻重量提高可靠性其中X是指油门制动方向等操作例如电子油门电子制动电子方向控制等等由于整个设计思想涉及动力制动方向控制等关键功能对汽车网络也就提出了不同要求目前存在相互竞争的几种网络技术比如时间触发网络协议TTPTime－triggeredprotocol和高速容错网络FlexRay
其中FlexRay得到众多实力厂商例如宝马大众通用支持最近包括丰田日产本田等一些亚洲汽车厂商也加入了FlexRay标准组织使之有可能成为事实标准FlexRay设计主要要满足两方面的要求首先是可靠性要求因此FlexRay采用冗余备份的办法分别由两条总线和两个网络控制单元构成一个完整网络每个ECU分别和两条总线相连正常情况下可以利用双通道进行数据传递当其中一个网络发生故障时也可以由另一个备份网络承担通讯任务其次FlexRay还必须满足速率要求发动机制动和方向等控制有很强的实时特性必须有很高的数据传输速率才能满足FlexRay采用时分多路访问技术TDMA将总线划分成很多时隙各设备按照优先级占用不同的时隙实现对总线的复用同时FlexRay支持星型连接和总线连接对高速设备可以采用点对点方式与FlexRay总线控制器连接构称星型结构对低速网络可以采用类似CAN总线的方式连接
MOST
MOSTMediaOrientedSystemsTransport合作组由汽车制造商视听设备制造商系统架构师以及核心构件提供商等合作建立他们共同定义和采纳了一组多媒体网络协议和应用对象模型BMWDaimlerChryslerHarmanBecker和SMSC在1
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