汽车上为什么装电脑_为什么小车有电脑系统

2024-05-29 13:27:14

1.汽车电脑的种类和功能

2.行车电脑有用吗

3.电脑、电视、汽车、电灯泡的发明历史

4.听说汽车上有电脑？是真的吗？

汽车上为什么装电脑_为什么小车有电脑系统

什么是操作系统

可以把一个计算机系统简单地分为三层：底层硬件、中间层操作系统、上层应用程序。操作系统位于中间，管理底层的硬件，为上层应用程序提供服务。

几乎所有桌面电脑、嵌入设备都是这种三层模式。但在一些特殊场景，工程师会直接使用裸机（就是没有安装操作系统的计算机），这种往往是对计算机性能要求极其苛刻的场景，苛刻到甚至嫌弃操作系统拖慢了性能，于是干脆不用操作系统自己写代码直接控制硬件。

一个标准的计算机，主要的硬件资源有：CPU、内存、持久存储如硬盘、其他设备，那么一个标准的操作系统要管理这些硬件资源，就会有这些功能：

（1）任务调度，进程和线程，管CPU；

（2）内存管理，每个进程有独立的虚拟地址空间，管内存；

（3）存储管理，文件系统，管持久存储；

（4）设备驱动，字节设备、块设备、网络设备，管各种设备。

操作系统有很多，大家比较熟悉的有：Windows、Linux、Mac?OS、iOS、Android等。我们可以从不同的角度来划分这些操作系统，例如：

1、阵营

两大阵营：Windows阵营、类Unix阵营。

Windows阵营的操作系统都是微软公司的，其系统一般是封闭的，主要有Windows?2000、Windows?XP、Windows?7、Windows?10等；

而类Unix阵营的操作系统所属公司有谷歌、苹果等，系统很多是开源的，主要有Unix、Linux、Mac?OS、iOS、Android等。

2、设备

两大类：桌面电脑、智能设备。安装在桌面电脑上的操作系统，称为通用操作系统，如Windows、Linux、Mac?OS等；安装在手机和其他各种电子设备上的操作系统，称为嵌入式操作系统，如iOS、Android、QNX、uC/OS、VxWorks等。

3、响应时间

两种：实时操作系统（RTOS）和非实时操作系统。所谓实时，是指系统接收到一个输入后，必须在一个很短的时间内（毫秒甚至微秒量级）处理完毕，然后返回一个响应。能严格保证对输入进行实时处理的操作系统，就是实时操作系统；做不到的就是非实时操作系统。

我们熟知的Windows、Linux、Mac?OS、iOS、Android这些，都不是实时操作系统；而QNX、uC/OS、VxWorks这些大家没怎么听说的则是实时操作系统。

汽车上的操作系统，属于嵌入式操作系统和实时操作系统。这两个概念人们往往容易混淆，因为大部分嵌入式操作系统通常也都是实时操作系统，但实际上它们是从两个不同的维度来划分的。iOS、Android就是典型的反例，它们属于嵌入式操作系统，却不是实时操作系统。

汽车上的操作系统

汽车的发展过程，可以说是一个“从机械设备逐步向电子设备转变”的过程，原来是机械装置控制的部件，慢慢都变成由智能电子装置来控制了。在现代汽车里，有很多智能电子装置（数以百计），这些电子装置上都会装有操作系统，因此，现代汽车上会有很多个操作系统。这些操作系统，都属于嵌入式操作系统，因为它们是在嵌入式设备里运行。那么，它们是不是都是实时操作系统呢？不一定：ECU中的必须是实时操作系统，IVI中的可以是非实时操作系统。下面给大家分别介绍。

一、ECU很多智能电子装置，操控着汽车的关键部件，如发动机、变速箱、转向系统等，统称为电子控制单元ECU。它们是车辆运动和安全防护的控制“大脑”，通过直接向执行机构（如电子阀门、继电器开关、执行马达等）发送指令以控制车辆关键部件的协同工作。常见的ECU包括：EMS发动机电控系统、ABS制动防抱死控制、变速箱控制系统TCU、电子稳定控制ESC、电子动力转向EPS，新能源汽车整车控制VCU、电池管理系统BMS等。

上图是EMS发动机控制模块的基本示意图，主要由输入回路、模数转换器、微处理器和输出回路组成。其他ECU也类似，不同的只是输入、输出和程序代码。ECU控制车辆的关键部件，不能出现响应不及时的情况，一旦出现延误，会造成严重的后果。因此ECU中的操作系统必须是实时性的嵌入式操作系统。

鉴于ECU在汽车中的重要性，2003年全球相关厂商联合成立了一个标准联盟组织AUTOSAR（Automotive?Open?System?Architecture），制定了汽车电子软件的标准架构，示意图如下：

简单地说，AUTOSAR把汽车电子软件分成三层：（1）硬件之上的Basic?software层（BSW）；（2）BSW层之上的Runtime?environment层（RTE）；（3）最上面的Application层。

其中，操作系统是在BSW层的系统服务中定义的。

嵌入式设备通常做的很小，里面也没有大容量的硬盘和内存，因此其操作系统代码一般都比较小、比较简单（与通用操作系统Windows、Linux等相比）。而为了保证实时性，其任务必须是分优先级的（重要的任务优先级高，优先级高的任务先执行），其任务调度必须是可抢占的（已经有低优先级的任务在执行，高优先级的任务可以抢占CPU）。AUTOSAR中的操作系统是怎样的呢？非常简单：（1）任务调度，没有进程和线程，只有Task和中断；（2）内存管理，几乎没有，操作系统中只有内存访问保护功能，没有虚拟地址概念。只有一个物理地址空间，划分成若干个区域，在编译的时候由编译器将代码、数据、堆栈、变量和常量、寄存器、I/O端口等映射到不同区域；（3）存储管理，不属于操作系统。没有文件系统，只有对片内、片外的EEPROM和FLASH的管理；（4）设备驱动，不属于操作系统。

二、IVI还有一类智能电子装置，如仪表、娱乐音响、导航系统、抬头显示、车载通信、无线上网等，这类装置不直接参与汽车行驶的控制决策，不会对行驶性能和安全产生影响，一般统称为车载娱乐信息系统IVI。IVI上的操作系统，显然对实时性要求没那么高，可以使用Android、Linux等非实时操作系统，也可以使用QNX、VxWorks等实时操作系统。

智能网联带来新挑战

智能网联汽车的特点是增加更多的传感器（高清摄像头、激光雷达、毫米波雷达等），需要采集、处理、共享海量数据，这样就带来两个挑战：1、控制器芯片的处理能力；2、信息安全。针对这些挑战，人们对汽车电子电气架构做了改进，提出域控制器DCU的概念，将整车划分为动力总成、车辆安全、车身电子、智能座舱和智能驾驶等几个域，利用处理能力更强的多核CPU/GPU芯片相对集中地控制每个域。这样做能简化汽车电子网络拓扑结构，但是也带来新问题：DCU会将一些属于不同汽车安全等级（ASIL）的系统融合在一起处理，而从安全角度应该将它们进行物理上的隔离。为了解决这个问题，人们又引入了IT技术中常用的虚拟机概念，通过虚拟机技术在一块控制器芯片里可以装上多个操作系统，每个操作系统负责控制自己的功能模块，互不干涉。这样既能充分发挥芯片的处理能力，又能保证符合安全要求。

上图左边是虚拟机技术的示意图，右边是容器技术的示意图。实际上，在IT行业，容器技术现在使用得更广泛，原因在于容器技术少了一层Guest?OS，成本更低，性能更好。但是汽车行业为什么不使用容器技术而使用虚拟机技术呢？原因可能有两点：1、容器技术隔离性差些，上层的不同应用共享底层的同一个操作系统内核，还是存在互相干扰的可能；2、容器技术的隔离，主要依赖底层操作系统提供的相关功能来实现的，Linux操作系统自带这种隔离功能，因此基于Linux的容器技术在IT行业被广泛应用；而用于汽车ECU、DCU芯片上的实时操作系统还不具备这种能力。采用虚拟机技术，不用对底层操作系统做改造，只需要再开发出一个虚拟机引擎，虚拟出ECU/DCU上的各种硬件资源即可。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

汽车电脑的种类和功能

电动汽车已经越来越模块化，各零部件的标准和龙头厂商正在形成。如果有类似PC主板版型的标准来确定底盘架构，根据主流集成厂家确定2-3种电机或电控的组合方案，类似英特尔和AMD对不同主板的组合，电池协议统一，车身类似机箱，根据底盘自行选择，是否能更大程度地促进各零部件行业高速发展，同时也避免了整车厂商的重资产投入以及为降低成本和市场考虑而难以造出相对完美的车型。也能创造一个新的，能容纳机械、电气、编程这类高水平人才的，不限城市的社区汽车组装行业。每个零部件像PC厂商那样每年自然迭代，达到各零部件厂商生产的高度标准化和消费者层面高度个性化的双赢局面。

行车电脑有用吗

汽车（微型计算机）是一种电子装置。它将各种传感器的输入信号按照预定的程序自动进行分析、比较、计算和处理，然后产生新的信号，送到执行机构，从而控制汽车的运行。众所周知，最常见的车载电脑是ECU。其实不止一台电脑。车载电脑有很多种，分别控制不同的功能。随着计算机技术的发展，计算机在汽车上的应用越来越广泛，如防抱死制动系统、自动变速系统、信息显示系统等。一般一辆车可以配备一台或几台电脑，由于厂家不同、车型不同、甚至生产年份不同，电脑的数量和类型也可能不同。大致有以下几种类型：1)主计算机Computer指的是一台大而强大的计算机。它不仅处理直接来自传感器的数据，还处理来自其他功能较少的较小电子控制模块的信息。2)仪表计算机计算机是一个小型电子控制模块。它处理来自传感器的输入信号，以控制仪表板的显示。3)防抱死制动系统计算机。防抱死制动系统计算机是一个小型电子控制模块，它处理来自车轮传感器和其他装置的输入信号，控制汽车制动，防止制动时车轮抱死。4)点火控制计算机点火控制计算机是一个小型电子控制模块，它处理来自相关传感器的输入信号，以控制火花塞的点火正时，并确保点火正时。5)发动机计算机(ECU)。发动机是一台计算机，集中处理来自众多传感器的输入信号，用于控制发动机在各种工况下的怠速、喷油、点火正时、排气等系统，从而优化发动机性能。发动机和自动变速器的电脑外观如图1和图2所示。6)悬挂系统计算机悬架计算机是一个小型电子控制模块，用于控制车厢的高度、悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性。发动机电脑一般布置在汽车的仪表板下，可以避免震动、潮湿、高温等因素对电脑的损害。但不同功能的电脑排列方式不同，有的放在发动机舱、后备箱、座椅下等不同位置。使得计算机可以靠近大多数传感器和致动器，而不需要许多电线和连接器。图3是大众高尔夫车发动机电脑的安装位置。克莱斯勒汽车上的电脑安装在空气滤清器上，排列紧凑。汽车应用计算机具有以下优势：1)计算机控制中基本没有运动部件，避免了机器部件磨损导致精度损失的问题，提高了工作的可靠性。2)计算机工作速度非常快，以毫秒为单位测量输出的变化，可以实现输入变化瞬间输出的变化，大大提高了控制灵敏度。3)目前的计算机系统实际上可以“闻”到废气，从而发现混合气是否过浓或过稀，并据此控制进入发动机的混合气空燃比，以减少自然油的消耗和污染物的排放。4)由于计算机可以更精确地控制点火提前角、喷油量和排气系统，提高了发动机功率，减少了污染物的排放。5)由于计算机控制系统比机械控制系统更轻，整车重量减轻，有利于提高燃油经济性和汽车加速性能。6)汽车电脑大多具有自诊断、自检测的能力，能够及时发现控制系统存在的故障，并输出故障代码，告知维修人员故障可能在哪里，方便维修。7)因为计算机可以更好地控制制动系统、悬挂系统、转向系统、车内环境和仪表板显示系统等。提高了乘坐舒适性、操纵性和安全性。

电脑、电视、汽车、电灯泡的发明历史

行车电脑很有用.

行车电脑是一款高端技术的电子产品，采用高端技术读取汽车数据。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时，故障(MIL)灯或检查发动机(Check Engine)警告灯亮，同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。

智能行车电脑：显示汽车ECU所储存的各种信息。主要是各种油耗、汽车故障、行车安全提醒.

四大显示模式

怠速模式、巡航模式、竞技模式、行程明细。

多种安全报警

汽车故障、超速提醒、水温过高、疲劳驾驶、换挡提醒、电瓶电压异常、保养周期提醒等。

车辆故障检测

快速获取汽车的故障信息及故障码清除功能。

多种油耗显示

单程平均油耗、累计平均油耗、即时油耗（升/百公里）、即时油耗（升/小时)、每公里油费等全面的燃油消耗监测数据。

实时车况显示

即时油耗、平均油耗、剩余油量、续航里程、发动机转速、车速、水温、进气压力、加速性能、各种车辆传感器电压等。

实时胎压监测：