嵌入式系统正从自动化向自主化演变,网络连接的普及加速了创新,推动了嵌入式系统智能化发展。各行业对系统功能、安全性和可维护性的需求日益增长,催生了对开放标准、软件定义架构和混合关键性支持的需求。
各行业面临的共同挑战和需求包括:
- 混合关键性:需在统一平台上运行实时控制和通用应用,并隔离安全组件。
- 开放标准:采用 ARINC 653、MOSA、AUTOSAR 和 OPAF 等标准,实现应用迁移、可移植性和竞争性。
- 可重用性和可扩展性:支持在多核处理器架构上重用现有应用,并部署新应用。
- 安全性:确保设计、生产、部署和运维全生命周期的安全性,包括安全初始化、通信、数据存储和抗网络攻击。
- 现代开发方法:支持敏捷开发、持续集成和持续交付,缩短开发周期。
嵌入式虚拟化技术通过硬件虚拟化、多核处理器架构和开放标准软件定义架构的融合,为关键基础设施提供了统一平台。Wind River Helix 平台采用 Type 1 虚拟机管理程序,支持 32 位和 64 位客操作系统,并通过内存管理单元和 IOMMU 实现隔离,确保安全性和可靠性。
Helix 平台的关键特性包括:
- 虚拟机管理程序和虚拟机:支持 VxWorks、Linux、Windows 等多种操作系统,实现应用重用和互操作性。
- 跨分区通信:提供共享内存、VNICs 和安全 IPC 等机制,实现不同虚拟机间的通信。
- 构建时配置:支持系统资源分配和独立构建链接加载 (IBLL),实现可预测和确定性的运行时行为。
- 调度:支持帧调度器,确保实时应用不受干扰,并支持多调度模式。
- 健康监控框架:检测和隔离硬件、操作系统和应用故障,支持冷启动和热启动。
Wind River Workbench 开发环境和 System Viewer 系统可视化工具简化了系统配置和应用开发,支持 Clang/LLVM 编译器工具链和 Simics 虚拟仿真平台,实现 CI/CD 流程。
结论:Helix 平台通过嵌入式虚拟化技术,解决了传统嵌入式系统面临的挑战,支持 legacy 应用重用、新应用开发和混合关键性系统部署,加速了关键基础设施的数字化转型。