前言
Android Automotive 是一个基本 Android 平台,可运行 IVI 系统中预安装的 Android 应用以及可选的第二方和第三方 Android 应用。
本系列文档将会系统的介绍 Android Automotive 的功能、架构、逻辑等。模块逻辑将从 应用api接口、系统服务、底层服务,各层展开介绍。本篇文档将从整体的角度描述 Android Automotive,例如,定义、功能、架构等,后续将从各层展开详细描述。
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正文
1、介绍
1.1 定义
什么是 Android Automotive?
Android Automotive 是一个基本 Android 平台,可运行 IVI (In-Vehicle Infotainment)系统中预安装的 Android 应用以及可选的第二方和第三方 Android 应用。
Android Automotive 可为车载信息娱乐系统和车机提供开放性、自定义和规模化特性。开放性在免费的开源代码库中提供基本的车载信息娱乐功能,可进一步提升效率。借助自定义特性,实现人员能够在适当的情况下实现商品的差异化。规模化特性是通过 Android 的通用框架、语言和 API 来实现的,所有这些都使得全球数十万 Android 开发者的开发专长和成品软件得以重复使用。
1.2 发展
1.2.1 Android O 版本特性
Google 在 Android O 版本上新增了 Treble 化,对 Android 系统的框架进行了一次较大的改变,打算彻底解决 Android 系统碎片化的问题,让制造商以更低的成本、更轻松、更快速的将设备升级到新版的 Android 系统,Google 称这个架构为 Treble 架构。Android O 版本之前的系统架构中,Android Framework 与 Android Hal 是打包成一个 system.img 的,Framework 与 Hal 之间是紧耦合的,通过链接对应的硬件 so 库的方式建立功能交互,所以 Android Framework 的升级的同时也需要对 Android Hal 进行升级。
Android O 版本之前通信架构:
Android O 之后的版本,Android 更新了系统框架设计,成为 Treble 架构,架构将 Hal 层与 Framework 层分离,将 Android 系统层服务打包到 system.img 中,Android Hal 打包到 vendor.img 中。引入了 HIDL 的接口语言来处理 Framework 与 Hal 之间的通信。
Android O 版本之后的通信架构:
1.2.2 Android Automotive 发展
Android O 版本中推出了 Treble 架构的同时又推出了 Android Automotive 功能,该功能是专门为车载而设计的一个功能模块。同时也表示 Google 正式进军汽车车载领域。
Android Automotive 就是 Android 平台,在 Android 强大的功能基础上扩展了 Android 在车载上的功能,增加了对汽车特定要求、功能和技术的支持,成为一个一站式全栈车载信息娱乐平台。
Google 在多年前已经布局车载领域,2014 年推出了 Android Auto,专门为驾驶环境而设计的一个 APP。功能是将手机端的应用投屏到车机上,在有线或者无线连接的基础上,将手机端的应用、信息、界面显示到车机屏幕上,扩展车机的功能使用。
基于手机端的 Android Auto 方案,Google 将适合车载的功能集成在车载 Android 系统,推出了 Android Automotive,这样解决了需要有线或者无线连接的通信介质,这样开发的重点就在车机端,可以和车身信号进行交互,做到车机与各 ECU 件之间功能的完美融合,但是对于应用来说,车机端的应用还是依赖各厂商的定制,提供的原生应用比较少。
2、架构
2.1 原生架构图
这里引用一张原生的架构图,来看下 Android Automotive 架构:
从上面的原生架构图中,我们可以发现,Google 把 Android Automotive 分为 System Apps、Android Framewrok API、Android System Servies、Vehicle Hal 四层功能。
- System Apps:车载上层的应用软件,主要用于实现人机交互功能,包括空调显示、车辆健康、泊车辅助等。
- Android Framework API:提供给上层应用的车辆 API 接口。
- Android System Services:系统中与车相关的服务,可以统称为 CarService,由很多个子 Service 组成,包括 CarHavcService、CarSensorService 等。
- Vehicle Hal:用于定义 OEM 可以实现的车辆属性的接口。Android Automotive 的硬件抽象层 (HAL) 为 Android 框架提供了一致的接口。系统集成商可以将特定于功能的平台 HAL 接口(如 HVAC)与特定于技术的网络接口(如 CAN 总线)连接,以实现车载 HAL 模块。典型的实现可能包括运行专有实时操作系统 (RTOS) 的专用微控制器单元 (MCU),该微控制器单元用于 CAN 总线访问或类似操作,可通过串行链路连接到运行 Android Automotive 的 CPU。除了专用 MCU,还可以将总线访问作为虚拟 CPU 来实现。只要实现符合车载 HAL 的接口要求,每个合作伙伴都可以选择适合硬件的架构。
2.2 架构图
那么将原生架构图扩展开来,整体架构图如下所示:
上图中是 Android Automotive 的架构图,上层的 CarServiceApp 通过 CarServiceApi 接口调用到 Framework 服务中,中间通过 Aidl 通信方式交互。Framework CarService 服务通过 android.hardware.automotive.vehicle 库 Hidl 方式与 Vehicle Hal 层交互。Vehicle Hal 层下是与 OEM 厂商建立交互逻辑,实现方式多样。
上图在架构上对于 Car API 与 Car Service 展开子模块描述,Android Automotive 中 APP、Service 包含许多子模块,后续将会展开描述
2.3 架构简要描述
2.3.1 Car Service App
Car Service App 代码路径为:/android/packages/apps/Car。
路径下包含许多应用,Android Automotive 为系统定制了一些专门适用车载系统的应用,以代替传统的手机应用模块。
2.3.2 Car Service Api
Car Service Api 代码路径为:/android/packages/services/Car/car-lib。
系统应用或者 OEM 三方应用通过 Car Service Api 调用 Car Service 功能。
2.3.3 Car Service
Car Service 代码路径为:/android/packages/services/Car。
系统框架层提供了多个模块,来对 Android Automotive 进行支持,最重要的有一个服务CarService (com.android.car)。
CarService 是一个类似 Android 系统中 SystemSever 的服务。它由一个服务启动,而里面又控制着数十个子模块服务。CarService 中 CarService 只作为服务的入口,具体的业务逻辑都在内部的子服务中处理。
2.3.4 Vehicle Hal
Vehicle Hal 代码路径为:/android/hardware/interfaces/automotive。
VehicleService是一个native服务,代码实现在目录 /android/hardware/interfaces/automotive/vehicle/2.0/default。
硬件抽象层主要是提供了一个native服务android.hardware.automotive.vehicle@2.0-service,负责处理车辆相关的业务。
3、总结
本篇文档中主要从整体的角度分析 Android Automotive,包括系统架构以及架构各层之间的交互,简要描述架构各层的功能及代码路径。后续将会对于各层功能展开描述。
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